IngentaConnect Differential responses of Coffea arabica L. leaves and roots to c...

Abstract:

Coffea arabica is susceptible to several pests and diseases, some of which affect the leaves and roots. Systemic acquired resistance (SAR) is the main defence mechanism activated in plants in response to pathogen attack. Here, we report the effects of benzo(1,2,3)thiadiazole-7-carbothioic acid-s-methyl ester (BTH), a SAR chemical inducer, on the expression profile of C. arabica. Two cDNA libraries were constructed from the mRNA isolated from leaves and embryonic roots to create 1587 nonredundant expressed sequence tags (ESTs). We developed a cDNA microarray containing 1506 ESTs from the leaves and embryonic roots, and 48 NBS-LRR (nucleotide-binding site leucine-rich repeat) gene fragments derived from 2 specific genomic libraries. Competitive hybridization between untreated and BTH-treated leaves resulted in 55 genes that were significantly overexpressed and 16 genes that were significantly underexpressed. In the roots, 37 and 42 genes were over and underexpressed, respectively. A general shift in metabolism from housekeeping to defence occurred in the leaves and roots after BTH treatment. We observed a systemic increase in pathogenesis-related protein synthesis, in the oxidative burst, and in the cell wall strengthening processes. Moreover, responses in the roots and leaves varied significantly.

Le Coffea arabica est sensible à de nombreux ravageurs et maladies, certains touchant les feuilles ou les racines. La résistance systémique acquise (SAR) est le principal mécanisme de défense activé chez les plantes en réponse à l'attaque de pathogènes. Ici, les auteurs rapportent les effets du benzo(1,2,3)thiadiazole-7-carbothioïque acide-s-méthyle ester, un inducteur chimique du SAR, sur le profil d'expression chez les feuilles du C. arabica. Deux banques d'ADNc ont été produites à partir de l'ARNm isolé de feuilles et de racines embryonnaires et 1587 étiquettes géniques (EST) non-redondantes ont été obtenues. Les auteurs ont développé un microarray d'ADNc comprenant 1506 EST provenant des feuilles ou des racines embryonnaires et 48 fragments de gènes NBS-LRR dérivés de deux banques génomiques spécifiques. Des hybridations compétitives réalisées à l'aide d'échantillons de feuilles traitées ou non-traitées au BTH ont permis d'identifier 55 gènes qui étaient significativement sur-exprimés et 16 gènes qui étaient significativement sous-exprimés. Chez les racines, 37 et 42 gènes étaient respectivement sur- et sous-exprimés. Un changement généralisé du métabolisme, des fonctions de maintien («housekeeping») à des fonctions de défense, a été observé chez les feuilles et les racines après traitement au BTH. Les auteurs ont vu un accroissement systémique dans la synthèse de protéines PR, le burst oxydatif et les processus de renforcement des parois. De plus, les réponses chez les racines et les feuilles variaient significativement.

Differential responses of Coffea arabica L. leaves and roots to chemically induced systemic acquired resistance