Biochemical and molecular mechanisms of resistance of grapes to powdery mildew  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
83831
Type PD
Principal investigator Bacsó, Renáta
Title in Hungarian A szőlő lisztharmat rezisztencia biokémiai és molekuláris mechanizmusai
Title in English Biochemical and molecular mechanisms of resistance of grapes to powdery mildew
Keywords in Hungarian gazda rezisztencia, nem-gazda rezisztencia, szőlőlisztharmat,
Keywords in English Host resistance, non-host resistance, grape powdery mildew
Discipline
Crop protection (Council of Complex Environmental Sciences)40 %
Ortelius classification: Crop protection
Plant pathology, molecular plant pathology (Council of Complex Environmental Sciences)30 %
Plant pathology, molecular plant pathology (Council of Complex Environmental Sciences)30 %
Panel Complex agricultural sciences
Department or equivalent Plant Protection Institute (Centre for Agricultural Research, Hungarian Academy of Sciences)
Starting date 2010-10-01
Closing date 2016-09-30
Funding (in million HUF) 14.443
FTE (full time equivalent) 3.18
state closed project
Summary in Hungarian
A szőlőtermesztésben használt, szőlő lisztharmatnak (Erysiphe necator) ellenálló fajták különböző mértékű/típusú rezisztenciával rendelkeznek. A monogénes rezisztencia-nemesítésnél előállított ún. „gén-génnel szembeni” rezisztenciát a kórokozók könnyen áttörhetik. Ezért fontos megismerni a különböző egyéb rezisztencia-formákat és ezek hátterét, hogy a tapasztalatok a nemesítésben is hasznosuljanak. A szalicilsav (SA), a reaktív oxigénformák (ROS, pl. hidrogén-peroxid, szuperoxid) szerepe a növényi ellenálló képességben alapvető fontosságú. A rezisztencia során gyakran kialakul a növénysejtek nekrotikus elhalása, melynek egyik jelátvivője/okozói a ROS, kísérőjelensége pedig az ezeket semlegesítő antioxidánsok. Munkám során az SA és a ROS felhalmozódását szeretném vizsgálni szőlőben, megtudni, hogy a rendkívül hatékony nem-gazda fertőzésben a szuperoxid és a hidrogén-peroxid szintje vajon előbb emelkedik-e meg, mint azt más növényekben már tapasztaltuk, illetve a SA szintje a fertőzetlen és a fertőzött szőlőben hogyan alakul. Különböző rezisztens V. vinifera fajtákat tervezek szőlő lisztharmattal fertőzni és vizsgálni, valamint két szőlő vonal - a V. vinifera Kishmish Vatkana és a V. rotundifolia x V. vinifera introgresszió - keresztezéseiből származó utódpopulációkat összehasonlítani, hiszen ez a két vonal két különböző típusú rezisztenciát mutat. Munkám célja a különböző szőlőfajták illetve hibridek rezisztencia mechanizmusának jobb megértése.
Summary
Summary

Commercial grapevine cultivars resistant to grapevine powdery mildew (Erysiphe necator) display different types and degrees of disease resistance. Pathogens can easily break the “gene for gene” type of resistance obtained during breeding for monogenic resistance. Therefore, it is important to study other existing forms of resistance, in order to make use of the results during breeding. Salicylic acid (SA) and reactive oxygen species (ROS, e.g. hydrogen peroxide, superoxide) play a fundamental role in plant disease resistance. Plant cells often become necrotized during resistance, the causal agents and signals of this process are ROS, accompanied by antioxidants that neutralize ROS. During my work I will study the accumulation of SA and ROS in grapevine, in order to see whether 1/ an early accumulation of superoxide and hydrogen peroxide occurs during the extremely efficient non-host resistance as we have shown previously to occur in other plants 2/ the degree of SA accumulation in healthy and infected grapevine. I will study different V. vinifera cultivars as well as the progeny of crosses of two grapevine lines, V. vinifera Kishmish Vatkana and V. rotundifolia x V. vinifera introgression.





 

Final report

 
Results in Hungarian
A Muscadinia rotundifolia vad fajból származó RUN1 gént és a V. vinifera ’Kishmish vatkana’-ban jelenlévő REN1 gént Ifj. Kozma Pál cseppkeresztezéssel juttatta V. vinifera nemes szőlőbe, hogy megvizsgálja, a rezisztenciagének piramidálása okoz-e fokozottabb ellenállóképességet a lisztharmattal szemben. Ebbe a munkába bekapcsolódva molekuláris és biokémiai módszerek segítségével vizsgáltuk a keresztezés során előállított fogékony (’Nimrang’), RUN1, REN1 és RUN1-REN1 gént együttesen tartalmazó vonalakat. Megfigyeléseink szerint a RUN1 és REN1 rezisztencia gének egyidejű jelenléte nem növelte a szőlők lisztharmattal szembeni ellenálló képességét a kísérleteinkben alkalmazott gazda-kórokozó kapcsolatokban. Elképzelhető azonban, hogy más lisztharmat izolátumokkal történő fertőzéskor a piramidálás előnyösen befolyásolja a rezisztenciát. Biokémiai szempontból ugyanakkor legalább kétféle típusú lisztharmattal szembeni rezisztencia-mechanizmus létezik szőlő növényekben. Eredményeink alapján úgy tűnik, hogy a monogénes, vagy a két rezisztenciagénnel piramidált szőlőkben egészen más módon működik a védelmi mechanizmus, mint a vad fajokban: míg vad fajok esetében a szalicilsav által meghatározott rezisztencia mechanizmus érvényesül, a nemes szőlő (V. vinifera) ellenállósága a korai ROS (szuperoxid, O2.-) felhalmozódással függ össze.
Results in English
To check whether the joint effect of resistance genes cause higher resistance against Powdery mildew, Pál Kozma Jr. prepared Vitis vinifera species containing REN1 gene from V. Vinifera ’Kishmish vatkana’ and RUN1 from Muscadinia rotundifolia. Joining this project, we examined a sensitive (’Nimrang’) line as well as lines containing RUN1, REN1 and joint RUN1-REN1 with molecular and biochemical methods. According to our observations, the simultaneous presence of RUN1 and REN1 resistance genes could not increase the resistance of the grape against Powdery mildew, altough it is possible that the simultaneous effect of these resistance genes can have a positive effect on the resistance against other Powdery mildew isolates. On the other hand, from biochemical point of view there are at least two types of resistance mechanisms against Powdery mildew in grapevine. Based on our results it seems that the defence mechanism works differently from wild species in case of those containing only one or two resistance genes: while in case of wild species the resistance mechanism is defined by salicylic acid, the resistance of cultivar species (V. vinifera) is linked with the accumulation of the early ROS (superoxide, O2.-).
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=83831
Decision
Yes





 

List of publications

 
Künstler A., Bacsó R., Gullner G., Hafez Y.M., Király L.: Staying alive - is cell death dispensable for plant disease resistance during the hypersensitive response?, Physiol. Mol. Plant Pathol. 93, 75–84., 2016
Bacsó R., Künstler A., Király L.: Tobacco necrosis virus replication and spread in Arabidopsis thaliana ecotype Columbia: a potential system for studying plant defense reactions to symptomless virus infections., Acta Physiologiae Plantarum. 38, 139., 2016
L. Király, A. Künstler, R. Bacsó, Y. M. Hafez1, and Z. Király: Similarities and Differences in Plant and Animal Immune Systems – What is Inhibiting Pathogens?, Acta Phytopathologica et Entomologica Hungarica 48 (2), pp. 187–206., 2013
Künstler A., Bacsó R., Hafez Y. M.,Király L.: Reactive oxygen species and plant disease resistance., D.K. Gupta, J.M. Palma, F.J. Corpas (eds.) Reactive Oxygen Species and Oxidative Damage in Plants Under Stress. Springer International Publishing, Switzerland, pp. 269-303., 2015
Bacsó Renáta, Király Lóránt, Király Zoltán: ÚJ SZEMPONTOK A SZŐLŐ LISZTHARMAT-REZISZTENCIÁJÁNAK BIOKÉMIÁJÁBAN., In: Kőmíves T, Haltrich A, Molnár J (szerk.) Növényvédelmi Tudományos Napok 2011. Budapest, Magyarország, 2011.02.21-2011.02.22. Budapest: RePRINT Kft., p. 39.(ISBN:963 8, 2011
Bacsó R., Bessenyei E., Király L.: SUPEROXIDE MAY INHIBIT PATHOGENS AND DISEASE SYMPTOM EXPRESSION IN PLANTS RESISTANT TO PATHOGENS, Budapest, Magyarország, 2011.07.05-2011.07.08. 2011. 10th International Conference on Reactive Oxygen and Nitrogen Species in Plants, 2011
Bacsó R; Király L; Király Z: A SZŐLŐ LISZTHARMAT-REZISZTENCIA ELTÉRŐ MECHANIZMUSAINAK BIOKÉMIAI HÁTTERE, Erdei Ferenc Tudományos Konferencia Kecskemét, Magyarország, 2011.08.24-2011.08.26., 2011
Bacsó R., Hafez Y. M., Király Z., Király L.: Inhibition of Virus Replication and Symptom Expression by Reactive Oxygen Species in Tobacco Infected with Tobacco mosaic virus, Acta phytopahtologica et entomologica Hungarica 46:(1) pp. 1-10., 2011
Hafez Y. M., Bacsó R., Király Z., Künstler A., Király L.: Up-regulation of Antioxidants in Tobacco by Low Concentrations of H2O2 Suppresses Necrotic Disease Symptoms, Phytopathology, 102: 9, pp. 848-856., 2012
Künstler A., Hafez Y., M., Pogány M., Király Z., Bacsó R., Király L.: Early enhanced accumulation of superoxide in mesophyll chloroplasts during symptomless non-host resistance of barley to wheat powdery mildew, Plant Biology Congress, 2012 Freiburg, Germany, pp. 706-707., 2012
Bacsó R., Besenyei E., Király L.: Transient enhanced susceptibility of an Arabidopsis thaliana mutant (RBOH-D-) to Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 is supressed by hydrogen peroxide, The 23rd International Conference on Arabidopsis Research (ICAR), 2012. július 3-7., Bécs, p. 32., 2012
Hafez Y. M., Bacsó R., Király Z., Künstler A., Király L.: Up-regulation of Antioxidants in Tobacco by Low Concentrations of H2O2 Suppresses Necrotic Disease Symptoms, Phytopathology, 102: 9, pp. 848-856., 2012
Künstler, A., Füzék, K., Márfi-Bacsó, R., Király L.: . Enhanced, heat-induced susceptibility of barley to Bipolaris sorokiniana is marked by increased levels of superoxide and hydrogen peroxide and elevated PR-1b expressio, XVI. International Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions, Rhodes, Greece. Abstract, P009., 2014
L. Király, A. Künstler, R. Bacsó, Y. M. Hafez1, and Z. Király: Similarities and Differences in Plant and Animal Immune Systems – What is Inhibiting Pathogens?, Acta Phytopathologica et Entomologica Hungarica 48 (2), pp. 187–206., 2013
L. Király, A. Künstler, R. Bacsó, Y. M. Hafez1, and Z. Király: Similarities and Differences in Plant and Animal Immune Systems – What is Inhibiting Pathogens?, Acta Phytopathologica et Entomologica Hungarica 48 (2), pp. 187–206., 2013
Hafez Y. M., Bacsó R., Király Z., Künstler A., Király L.: Up-regulation of Antioxidants in Tobacco by Low Concentrations of H2O2 Suppresses Necrotic Disease Symptoms, Phytopathology, 102: 9, pp. 848-856., 2012
R Bacsó, Y M Hafez, Z Király, L Király: Inhibition of Virus Replication and Symptom Expression by Reactive Oxygen Species in Tobacco Infected with Tobacco mosaic virus, ACTA PHYTOPATHOLOGICA ET ENTOMOLOGICA HUNGARICA 46:(1) pp. 1-10. (2011), 2011




Back »