Nitric oxide functions as a signal in plant disease resistance

Abstract

Recognition of an avirulent pathogen triggers the rapid production of the reactive oxygen intermediates superoxide (O2-) and hydrogen peroxide (H2O2). This oxidative burst drives crosslinking of the cell wall, induces several plant genes involved in cellular protection and defence, and is necessary for the initiation of host cell death in the hypersensitive disease-resistance response. However, this burst is not enough to support a strong disease-resistance response. Here we show that nitric oxide, which acts as a signal in the immune, nervous and vascular systems, potentiates the induction of hypersensitive cell death in soybean cells by reactive oxygen intermediates and functions independently of such intermediates to induce genes for the synthesis of protective natural products. Moreover, inhibitors of nitric oxide synthesis compromise the hypersensitive disease-resistance response of Arabidopsis leaves to Pseudomonas syringae, promoting disease and bacterial growth. We conclude that nitric oxide plays a key role in disease resistance in plants.

Constitutive disease resistance requires EDS1 in the Arabidopsis mutants cpr1 and cpr6 and is partially EDS1‐dependent in cpr5

“…Although the precise nature of events leading to genefor-gene resistance are not understood, studies suggest that the co-operation and balance of reactive oxygen intermediates, nitric oxide and SA molecules generated early in the plant defense response are crucial for the timely elaboration of an HR (Delledonne et al, 1998;Durner et al, 1998;Shirasu et al, 1997). Depletion of SA The Plant Journal (2001) 26(4), 409±420 ã 2001 Blackwell Science Ltd in transgenic plants expressing the SA-degrading enzyme salicylate hydroxylase (NahG) compromises certain R gene-mediated resistances (Delaney et al, 1994).…”

Le monoxyde d’azote

“…Il est d'ailleurs remarquable de constater que certains de ces acteurs de signalisation, par exemple les MAPK (mitogenactivated protein kinase), la NADPH oxydase, le GMP cyclique (GMPc) ou le Ca 2+ sont communs à ceux qui sont mobilisés dans les cellules animales lors de la réponse à de nombreux stimulus. Parmi ceux-ci figure le NO, dont les premières études relatives à son implication dans les processus d'immunité chez les plantes ont été publiées en 1998 [16,17]. Ces travaux, de même que les nombreuses études publiées ultérieurement, ont démontré que la reconnaissance de l'agent pathogène déclenche une production rapide de NO simultanée à celle des formes actives de l'oxygène [17,18].…”

“…Parmi ceux-ci figure le NO, dont les premières études relatives à son implication dans les processus d'immunité chez les plantes ont été publiées en 1998 [16,17]. Ces travaux, de même que les nombreuses études publiées ultérieurement, ont démontré que la reconnaissance de l'agent pathogène déclenche une production rapide de NO simultanée à celle des formes actives de l'oxygène [17,18]. Selon le modèle d'étude, le NO est produit en premier lieu dans les chloroplastes, le noyau ou le cytosol, puis diffuse rapidement dans le milieu extracellulaire et peut être détecté dans l'atmosphère environnant la plante infectée [4].…”

“…(Figure 2). La possibilité que ces voies gouvernent le développement de la réponse hypersensible a également été proposée [17,18]. En revanche, la possibilité que le NO puisse exercer une action cytotoxique sur les agents pathogènes a été peu appréhendée.…”

Nitric oxide production and its functional link with OIPK in tobacco defense response elicited by chitooligosaccharide

“…Recently, increasing evidence proves that NO orchestrates a plethora of cellular activities associated with growth, development, and environmental interaction (Durner et al 1998;Beligni and Lamattina 2000;Pagnussat et al 2002;Arisan et al 2009). Prominent among these is its function in plant disease resistance (Delledonne et al 1998;Hong et al 2008). NO can induce phenylalanine ammonia lyase (PAL, EC 4.3.1.5) and PR1 gene accumulation (Delledonne et al 1998).…”