Local and systemic production of nitric oxide in tomato responses to powdery mildew infection
- J. Piterková
- M. Petřivalský
- L. Luhová
- B. Mieslerová
- M. Sedlářová
- A. Lebeda
Resumo
Vários aspectos genéticos e fisiológicos da resistência de Lycopersicon spp. para Oidium neolycopersici tem sido relatado, mas informações limitadas estão disponíveis sobre o fundo molecular da interação planta-patógeno. Este artigo relata as mudanças na produção de óxido nítrico (NO) em três espécies de Lycopersicon spp. Genótipos que apresentam diferentes níveis de resistência ao oídio do tomate. A produção não foi determinada em extratos de folhas de plantas de L. esculentum cv. Amador (suscetível), L. chmielewskii (moderadamente resistente) e L. hirsutum f. glabratum (altamente resistente) pelo método da oxhemoglobina durante 216 h pós-inoculação. Um aumento específico, em duas fases, na produção de NO foi observado nos extratos de folhas infectadas de genótipos moderadamente e altamente resistentes. Além disso, a transmissão de uma resposta sistêmica em toda a planta foi observada como um aumento na produção de NO nos tecidos das folhas não inoculadas. Os resultados sugerem que a atividade enzimática dependente de arginina foi provavelmente a principal fonte de NO nos tecidos do tomate, inibida por inibidores competitivos reversíveis e irreversíveis da NO sintase animal, mas não por um inibidor da nitrato redutase vegetal. Nos genótipos resistentes de tomate, o aumento da produção de NO foi localizado em tecidos infectados por microscopia confocal a laser usando a sonda fluorescente 4-amino-5-metilamino-2 ,7 -difluorofluorescein diacetate. A produção de NO observada nos extratos de conídios patogênicos, juntamente com a elevada produção de NO localizada nas hifas patogénicas em desenvolvimento, demonstra um papel complexo do NO nas interações planta-patógeno. Nossos resultados são discutidos com relação a um possível papel do aumento da produção de NO em patógenos durante a patogênese, bem como mecanismos locais e sistêmicos de defesa das plantas.
Abstract
Various genetic and physiological aspects of resistance of Lycopersicon spp. to Oidium neolycopersici have been reported, but limited information is available on the molecular background of the plant–pathogen interaction. This article reports the changes in nitric oxide (NO) production in three Lycopersicon spp. genotypes which show different levels of resistance to tomato powdery mildew. NO production was determined in plant leaf extracts of L. esculentum cv. Amateur (susceptible), L. chmielewskii (moderately resistant) and L. hirsutum f. glabratum (highly resistant) by the oxyhaemoglobin method during 216 h post-inoculation. A specific, two-phase increase in NO production was observed in the extracts of infected leaves of moderately and highly resistant genotypes. Moreover, transmission of a systemic response throughout the plant was observed as an increase in NO production within tissues of uninoculated leaves. The results suggest that arginine-dependent enzyme activity was probably the main source of NO in tomato tissues, which was inhibited by competitive reversible and irreversible inhibitors of animal NO synthase, but not by a plant nitrate reductase inhibitor. In resistant tomato genotypes, increased NO production was localized in infected tissues by confocal laser scanning microscopy using the fluorescent probe 4-amino-5-methylamino-2′,7′-difluorofluorescein diacetate. NO production observed in the extracts from pathogen conidia, together with elevated NO production localized in developing pathogen hyphae, demonstrates a complex role of NO in plant–pathogen interactions. Our results are discussed with regard to a possible role of increased NO production in pathogens during pathogenesis, as well as local and systemic plant defence mechanisms.
