Multiple levels of crosstalk in hormone networks regulating plant defense

Resumo

Os hormônios vegetais são essenciais para regular as interações entre as plantas e seus ambientes bióticos e abióticos complexos. Cada hormônio inicia uma via molecular específica e essas diferentes vias hormonais são integradas em uma complexa rede de interações sinérgicas, antagônicas e aditivas. Essa comunicação entre vias é chamada de crosstalk hormonal. Ao influenciar a topologia da rede imune, o crosstalk hormonal é essencial para adaptar as respostas das plantas a diversos micróbios e insetos em diversos contextos ambientais e internos. O crosstalk proporciona robustez ao sistema imune, mas também impulsiona a especificidade das respostas de defesa induzidas contra a infinidade de interações bióticas. Avanços recentes em técnicas de laboratório seco e úmido melhoraram muito nossa compreensão dos efeitos em larga escala do crosstalk hormonal no funcionamento da rede imune e revelaram princípios subjacentes dos mecanismos de crosstalk. Estudos moleculares demonstraram que o crosstalk hormonal é modulado em múltiplos níveis de regulação, como afetando a estabilidade das proteínas, a transcrição gênica e a homeostase hormonal. Esses novos insights sobre a regulação do crosstalk hormonal na defesa das plantas são revisados aqui, com foco no crosstalk atuando na via do ácido jasmônico em Arabidopsis thaliana, destacando os fatores de transcrição MYC2 e ORA59 como alvos principais para a modulação por outros hormônios.

Abstract

Plant hormones are essential for regulating the interactions between plants and their complex biotic and abiotic environments. Each hormone initiates a specific molecular pathway and these different hormone pathways are integrated in a complex network of synergistic, antagonistic and additive interactions. This inter-pathway communication is called hormone crosstalk. By influencing the immune network topology, hormone crosstalk is essential for tailoring plant responses to diverse microbes and insects in diverse environmental and internal contexts. Crosstalk provides robustness to the immune system but also drives specificity of induced defense responses against the plethora of biotic interactors. Recent advances in dry-lab and wet-lab techniques have greatly enhanced our understanding of the broad-scale effects of hormone crosstalk on immune network functioning and have revealed underlying principles of crosstalk mechanisms. Molecular studies have demonstrated that hormone crosstalk is modulated at multiple levels of regulation, such as by affecting protein stability, gene transcription and hormone homeostasis. These new insights into hormone crosstalk regulation of plant defense are reviewed here, with a focus on crosstalk acting on the jasmonic acid pathway in Arabidopsis thaliana, highlighting the transcription factors MYC2 and ORA59 as major targets for modulation by other hormones.