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The Role of Arabidopsis Class-II TGA Transcription Factors in PAMP-mediated Defense Responses

Rolle der Arabidopsis Klasse-II TGA Transkriptionsfaktoren in PAMP-vermittelten Abwehrreaktionen

by Katja Rindermann
Doctoral thesis
Date of Examination:2010-04-28
Date of issue:2010-09-13
Advisor:Prof. Dr. Christiane Gatz
Referee:PD Dr. Wolfgang Dröge-Laser
Referee:Prof. Dr. Gregor Bucher
Referee:Prof. Dr. Ingo Heilmann
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1383

 

 

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Name:rindermann.pdf
Size:2.25Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract

English

The redundant class-II TGA transcription factors TGA2, TGA5 and TGA6 are important activators of SA-induced defense response. In this thesis, the influence of class-II TGA factors in PAMP-induced early defense reactions was investigated using the tga2, tga5, tga6 mutant. This mutant shows hyper-induced responses to flg22 peptide as revealed by enhanced root growth inhibition, hyper-induced expression of early defense genes including WRKY transcription factors and increased callose deposition. Hyperinduction of flg22-induced root growth inhibition still occurs in the tga2,5,6/sid2-2. Thus, TGA factors dampen PAMP -triggered immune responses in an SA-independent manner. After flg22 pretreatment, the tga2, tga5, tga6/sid2-2 mutant is more resistant to the hemibiotrophic bacterial pathogen Pseudomonas syringae than the sid2-2 single mutant which is deficient in flg22-induced SA synthesis. However, tga2, tga5, tga6 mutants showed higher susceptibility than the wild type, suggesting an SA-dependent positive function and an SA-independent negative function of class-II TGA factors in defense responses. Inhibition of flg22-induced stomatal closure, a process that is dependent on SA, by the jasmonic acid-isoleucine (JA-Ile) mimic coronatine (COR) depends on the presence of class-II TGA factors, illustrating a role of TGA factors in coronatine-mediated processes. Likewise, wound-induced callose deposition depends on the presence of class-II TGA factors, substantiating their role in JA-induced processes. In contrast, SA-independent flg22-induced FRK1 expression is antagonized by COR in a TGA-independent manner.
Keywords: Arabidopsis; Abwehr; TGA; Transkriptionsfaktor; Pseudomonas syringae; Flagellin; Kallose; Stomata

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Die redundanten TGA Transkriptionsfaktoren TGA2, TGA5 und TGA6 der Klasse-II sind wichtige Aktivatoren in der SA-vermittelten Immunantwort. Mit Hilfe der tga2, tga5, tga6-Mutante wurde in dieser Arbeit der Einfluss dieser Transkriptionsfaktoren auf PAMP-vermittelte frühe Abwehrreaktionen untersucht. Die tga2, tga5, tga6-Mutante spricht stärker auf die Behandlung mit flg22-Peptid an als der Wildtyp, was sich unter anderem durch eine hyperindizierte Expression von frühen Abwehrgenen, wie z. B. WRKY-Transkriptionsfaktoren äußert. Außerdem kommt es zu einer verstärkten Inhibition des Wurzelwachstums und Kallosedeposition. Die Hyperinduktion der flg22-induzierten Wurzelwachstumsinhibition ist SA-unabhängig, da sie auch in der tga2, tga5, tga6/sid2-2-Mutante stattfindet. Außerdem ist diese Mutante 2h nach flg22-Vorbehandlung resistenter gegen das hemibiotrophe bakterielle Pathogen Pseudomonas syringae als die sid2-2-Mutante, die nicht in der Lage ist, nach flg22-Behandlung SA zu synthetisieren. Die tga2, tga5, tga6-Mutante hingegen ist anfälliger als der Wildtyp, was auf eine SA-abhängige positive Funktion und eine SA-unabhängige negative Funktion der Klasse-II TGA-Faktoren in der Immunantwort hinweist. Die Hemmung des flg22-induzierten Stomataschluss durch das Jasmonsäure-Isoleucin (JA-Ile)-Analogon Coronatin (COR) ist ein SA-abhängiger Prozess und bedingt die Anwesenheit von Klasse-II TGA Faktoren, was einen Einfluss von TGA-Faktoren in COR-assoziierten Prozessen deutlich macht. Ebenso ist die wundinduzierte Kallosedeposition abhängig vom Vorhandensein der Klasse-II TGA-Faktoren, was ihre Rolle in JA-abhängigen Vorgängen unterstreicht. Im Gegensatz dazu wird die SA-unabhängige, flg22-induzierte FRK1-Expression TGA-unabhängig durch COR inhibiert.
Schlagwörter: Arabidopsis; defense; TGA; transcription factor; Pseudomonas syringae; flagellin; callose; stomata
 

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