The Full-Size ABCG Transporters Nb-ABCG1 and Nb-ABCG2 Function in Pre- and Postinvasion Defense against Phytophthora infestans in Nicotiana benthamiana

烟草 生物 疫病疫霉菌 植物 运输机 ATP结合盒运输机 Abcg2型 遗传学 基因 枯萎病
作者
Yusuke Shibata,Makoto Ojika,Akifumi Sugiyama,Kazufumi Yazaki,David A. Jones,Kazuhito Kawakita,Daigo Takemoto
出处
期刊:The Plant Cell [Oxford University Press]
卷期号:28 (5): 1163-1181 被引量:66
标识
DOI:10.1105/tpc.15.00721
摘要

The sesquiterpenoid capsidiol is the major phytoalexin produced by Nicotiana and Capsicum species. Capsidiol is produced in plant tissues attacked by pathogens and plays a major role in postinvasion defense by inhibiting pathogen growth. Using virus-induced gene silencing-based screening, we identified two Nicotiana benthamiana (wild tobacco) genes encoding functionally redundant full-size ABCG (PDR-type) transporters, Nb-ABCG1/PDR1 and Nb-ABCG2/PDR2, which are essential for resistance to the potato late blight pathogen Phytophthora infestans. Silencing of Nb-ABCG1/2 compromised secretion of capsidiol, revealing Nb-ABCG1/2 as probable exporters of capsidiol. Accumulation of plasma membrane-localized Nb-ABCG1 and Nb-ABCG2 was observed at the site of pathogen penetration. Silencing of EAS (encoding 5-epi-aristolochene synthase), a gene for capsidiol biosynthesis, reduced resistance to P. infestans, but penetration by P. infestans was not affected. By contrast, Nb-ABCG1/2-silenced plants showed reduced penetration defense, indicating that Nb-ABCG1/2 are involved in preinvasion defense against P. infestans. Plastidic GGPPS1 (geranylgeranyl diphosphate synthase) was also found to be required for preinvasion defense, thereby suggesting that plastid-produced diterpene(s) are the antimicrobial compounds active in preinvasion defense. These findings suggest that N. benthamiana ABCG1/2 are involved in the export of both antimicrobial diterpene(s) for preinvasion defense and capsidiol for postinvasion defense against P. infestans.

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