シスト線虫Heterodera schachtiiに対するシロイヌナズナの感受性を制御する正準および非正準のエチレンシグナル伝達経路（英文

Canonical and noncanonical ethylene signaling pathways that regulate Arabidopsis susceptibility to the cyst nematode Heterodera schachtii.

• Sarbottam Piya
• Brad M Binder
• Tarek Hewezi

抄録

植物に寄生するシスト線虫は、様々な植物ホルモンのシグナル伝達経路を利用して、線虫の寄生を促進する新しいホルモンバランスを確立することに成功している。エチレンが植物の線虫感染に対する反応を制御していることは広く知られているが、エチレンが植物と線虫の相互作用をどのように形成しているのかについては、そのメカニズムについてはほとんど知られていない。本研究では、シロイヌナズナのシスト線虫Heterodera schachtiiに対する感受性を確立するために、エチレンの知覚とシグナル伝達を制御する様々なコンポーネントがどのように関与しているのかを、よく特徴づけられた一次変異体と高次変異体を用いて調べた。その結果、線虫感染に対する植物の応答の間に、エチレンとサリチル酸（SA）のシグナル伝達とサイトカイニンのシグナル伝達に別々に関与する2つの経路が存在することが明らかになった。一つは、エチレンシグナル伝達経路であり、エチレンシグナルが活性化されると、サリチル酸に基づく免疫が抑制される。第二の経路は、エチレン受容体ETR1が関与しており、この受容体はSA酸とは独立して免疫に影響を与え、代わりにサイトカイニンが介在する下流成分の制御を変化させる。我々の結果は、シスト線虫がエチレンの知覚およびシグナル伝達の構成要素を利用して、エチレンとSAおよびサイトカイニンネットワークとの相互作用を介してホルモンシグナルのバランスに影響を与える重要なメカニズムを明らかにした。このホルモン相互作用は、植物の防御を克服し、感受性応答を誘発する。

Plant-parasitic cyst nematodes successfully exploit various phytohormone signaling pathways to establish a new hormonal equilibrium that facilitates nematode parasitism. Although it is largely accepted that ethylene regulates plant responses to nematode infection, a mechanistic understanding of how ethylene shapes plant-nematode interactions remains largely unknown. In this study, we examined the involvement of various components regulating ethylene perception and signaling in establishing Arabidopsis susceptibility to the cyst nematode Heterodera schachtii using a large set of well-characterized single and higher order mutants. Our analyses revealed the existence of two pathways that separately engage ethylene with salicylic acid (SA) and cytokinin signaling during plant response to nematode infection. One pathway involves the canonical ethylene signaling pathway in which activation of ethylene signaling results in suppression of SA-based immunity. The second pathway involves the ethylene receptor ETR1, which signals independently of SA acid to affect immunity, instead altering cytokinin-mediated regulation of downstream components. Our results reveal important mechanisms through which cyst nematodes exploit components of ethylene perception and signaling to affect the balance of hormonal signaling through ethylene interaction with SA and cytokinin networks. This hormonal interaction overcomes plant defense and provokes a susceptible response.

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