Plant basal resistance - Universiteit Utrecht

143
Samenvatting
type en gemuteerde bx1 lijnen in de genetische achtergrond van de Igl mutant. Hiermee kon
de stress-induceerbare inductie van BXs door IGL uitgesloten worden. In vergelijking met
Bx1 wild-type planten, waren BX-deficiënte bx1 planten meer vatbaar voor het de bladluis
Rhopalosiphum padi, en de necrotrofe schimmel Setosphaeria turtica. Verder induceerden
R. padi en S. turtica een verhoogde de accumulatie van DIMBOA-glucoside, DIMBOA en
HDMBOA-glucoside, welke het meest uitgesproken was in apoplastische blad extracten.
Behandeling met de PAMP chitosan verhoogde eveneens de apoplastisch accumulatie
van DIMBOA en 2-hydroxy-4,7-dimethoxy-1,4-benzoxazine-3-on (HDMBOA)-glucoside,
maar onderdrukte de transcriptie van genen in BX biosynthese. Deze transcriptionele
onderdrukking werd ook waargenomen na behandeling met de BX precursor indole en
DIMBOA, maar niet na toedining van HDMBOA-glucoside. Onderzoek naar de regulerende
capaciteit van DIMBOA op callose depositie wees uit dat de BX-deficiënte bx1 mutant
minder chitosan-geïnduceerde callose liet zien dan de corresponderende Bx1 wild-type
lijnen. Verder leidde apoplast infiltratie met DIMBOA, maar niet HDMBOA-glucoside, tot
callose depositie. Deze resultaten suggereren dat DIMBOA functioneert als een extracellulair
signaal in de regulatie van PAMP-geinduceerde basale resistentie in mais.
Benzoxazinoids (BXS) zijn ook betrokken in ondergrondse basale resistentie, waar
ze allelopathische of antimicrobiële activiteiten kunnen uitoefenen. Hoofdstuk 4 beschrijft
de impact van BXs op de interactie tussen maïs en Pseudomonas putida KT2440, een
competatieve kolonisator van de maïs rhizosfeer met plant-heilzame eigenschappen, zoals
groeibevordeinrg en verhoging van basale resistentie. Chromatografische analyses wezen
uit dat DIMBOA de belangrijkste BX is in wortelexudaten van maïs. In vitro analyse van de
stabiliteit van DIMBOA lieten zien dat DIMBOA-tolerantie van P. putida KT2440 bacteriën is
gebaseerd op een metabolisme-afhankelijke afbraak van DIMBOA. Transcriptoom analyse
van DIMBOA-behandelde P. putida suggereerde vervolgens een toegenomen transcriptie
van genen in de afbraak van aromatische verbindingen, hetgeen de DIMBOA tolerantie
verklaart. Verder wees dezelfde transcriptoom analyse op een verhoogde expressie van
genen die de motiliteit van bacteriën beinvloeden. In vitro chemotaxis experimenten
bevestigde dat P. putida cellen zich inderdaad naar een bron van DIMBOA toebewegen.
Bovendien lieten wortelkolonisatie assays zien dat DIMBOA-producerende wortels van wild-
type maïs aanzienlijk grotere aantallen van P. putida cellen aantrokken dan wortels van de
DIMBOA-deficiënte bx1 mutant. De resultaten uit hoofdstuk 3 en hoofdstuk 4 tonen aan
dat DIMBOA een centrale rol speelt in de regulatie van basale resistentie in zowel boven-
als ondergrondse delen van maïs. In de bladeren van maïs functioneert DIMBOA als een
afweer-regulerend signaal. In de wortel-exudaten functioneert DIMBOA als een signaalstof,
die een belangrijke motor is achter de aantrekking van nuttige rhizobacteriën tijdens de
relatief jonge en kwetsbare groeistadia van maïs.
Het onderzoek wat beschreven staat in dit proefschrift heeft belangrijke