A Piriformospora indica endofita gomba által indukált növényi rezisztencia mechanizmusa
Title in English
Mechanism of disease resistance induced by endophytic fungus Piriformospora indica
Keywords in Hungarian
Piriformospora indica, szisztemikus rezisztencia, növényi hormonok, másodlagos hírvivők
Keywords in English
Piriformospora indica, systemic resistance, phytohormones, second messengers
Discipline
Crop protection (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Panel
Complex agricultural sciences
Department or equivalent
Plant Protection Institute, HAS
Participants
Harrach, Borbála Dorottya Jankovics, Tünde Künstler, András Schwarczinger, Ildikó
Starting date
2006-02-01
Closing date
2010-12-31
Funding (in million HUF)
12.624
FTE (full time equivalent)
2.78
state
closed project
Summary in Hungarian
Egy 1997-ben Indiában felfedezett endofita bazídiumos gomba, a Piriformospora indica alkalmas arra, hogy szimbiózisba lépjen a termesztett növények széles körével, és a növekedésserkentő és termésnövelő hatásán túl fokozza a növények kórokozókkal és abiotikus stresszekkel szembeni ellenállóságát. Árpanövényeken (Hordeum vulgare) végzett kísérleteink előzetes eredményei szerint nemcsak a gyökereket megtámadó kórokozókkal szemben fejt ki lokális védő hatást, hanem szisztemikusan, a levelek is ellenállóbbak lesznek lisztharmattal (Blumeria graminis f. sp. hordei) szemben. Tervezzük a P. indica által indukált rezisztencia pontosabb megismerését, a mechanizmus feltárását. Ennek érdekében a növényi hormonok és másodlagos jelátvivő anyagok változásait kívánjuk nyomon követni a P. indica gombával kialakított szimbiózis eredményeként az egészséges és a kórokozókkal fertőzött növényekben. Rendelkezésünkre állnak genetikailag módosított dohányok (Nicotiana tabacum) is ezeknek a vizsgálatoknak az elvégzése céljából.
Summary
Recently, Piriformospora indica, an endophytic basidiomycete fungus, has been discovered in 1997 in India was shown to provide strong growth promoting activity, increased resistance and higher yield during its symbiosis with a broad spectrum of plants. Preliminary results obtained in barley (Hordeum vulgare) have shown that P. indica inhibits pathogenic growth not only locally in colonised roots but systemically in powdery mildew (Blumeria graminis f. sp. hordei)-inoculated leaves. The main objective of the present project is to study the mechanism of P. indica-induced resistance. Here we will study the alterations of growth regulators and second messengers in healthy and pathogen-infected plants as a result of symbiosis with P. indica. Genetically modified tobacco (Nicotiana tabacum) plants are available to perform this research.
Final report
Results in Hungarian
A bazídiumos gombákhoz tartozó, a növények gyökerében élő endofita Piriformospora indica jelentősen fokozta az élő és élettelen stressz faktorok elleni ellenállóképességet különböző növényekben. Ennek a nagyobb tűrőképességnek a biokémiai hátterét vizsgáltuk árpában (Hordeum vulgare L.) és paradicsomban (Solanum lycopersicum L.), különös tekintettel az antioxidánsok hatására. A biotikus és abiotikus stressz élettani markerei, mint pl. az anyagcsere aktivitása, a membránok zsírsavösszetétele, lipid peroxidáció, aszkorbinsav és glutation koncentráció, valamint a kataláz, aszkorbát-peroxidáz, dehidroaszkorbát-reduktáz, monodehidroaszkorbát-reduktáz és glutation reduktáz enzimek aktivitása változásain keresztül értékelték a P. indica növényekre gyakorolt kedvező hatását. A P. indica megtelepedése a gyökéren fokozta a növények növekedését és enyhítette a NaCl és a fuzárium fertőzés káros hatását. Az endofita gomba jelentősen fokozta az aszkorbinsav mennyiségét és az antioxidáns enzimek aktivitását a stressz hatása alatt álló gazdanövényben. Feltételezhető, hogy a nagyobb antioxidáns aktivitással rendelkező növények fokozott mértékben képesek elviselni az oxidatív stressz hatását.
Results in English
The root endophytic basidiomycete Piriformospora indica has been shown to increase tolerance to biotic and abiotic stress in various plants. Biochemical mechanisms underlying P. indica-mediated stress tolerance were studied in barley (Hordeum vulgare L.) and tomato (Solanum lycopersicum L.) with special focus on antioxidants. Physiological markers for biotic and abiotic stress, such as metabolic activity, fatty acid composition, lipid peroxidation, ascorbate and glutathione concentration and activities of catalase, ascorbate peroxidase, dehydroascorbate reductase, monodehydroascorbate reductase and glutathione reductase enzymes were assessed. Root colonization by P. indica increased plant growth and attenuated the detrimental effects of NaCl and pathogenic Fusarium spp on the colonized plants. The endophyte significantly elevated the amount of ascorbic acid and increased the activities of antioxidant enzymes in host plants under stress conditions. One can suppose that plants with improved antioxidant activities have a greater ability to cope with oxidative stress.
Fodor J; Harrach BD; Janeczko A; Barna B; Skoczowski A: Metabolic responses of tobacco to induction of systemic acquired resistance, Thermochim Acta 466: 29–34, 2007
Harrach BD; Baltruschat H; Fodor J; Kogel K-H: Resistance to Fusarium and fusaric acid in tomato mediated by the root endophyte Piriformospora indica is associated with the induction of antioxidants, Absztrakt S5-12 in Agbiotechnology: Facing huge challenges with new approaches, Havana, Nov. 30-Dec. 5, 2008
Baltruschat H; Fodor J; Harrach BD; Niemczyk E; Barna B; Gullner G; Janeczko A; Kogel K-H; Schäfer P; Schwarczinger I; Zuccaro A; Skoczowski A: Salt tolerance of barley induced by the root endophyte Piriformospora indica is associated with a strong increase in antioxidants, New Phytol 180: 501–510, 2008
Fodor J; Harrach B D; Király L; Barna B; Kogel K-H; Schäfer P: Comparative analysis of barley roots challenged with two Basidiomycete fungi: pathogenic Rhizoctonia solani AG-8 and symbiotic Piriformospora indica, 8th International Conference Eco-Physiological Aspects of Plant Responses to Stress Factors (Sept. 16-19, 2009 Cracow, Poland). Acta Physiol Plant. 31 (Suppl 1):S16, 2009
