Nitric oxide contributes both to papilla-based resistance and the hypersensitive response in barley attacked by Blumeria graminis f. sp. hordei

Resumo

A resistência à penetração não específica devido à formação de papilas e à resposta hipersensível (HR) específica da raça podem contribuir para a resistência à Blumeria graminis na cevada. Algumas papilas efetivas se formam mesmo na cv. Pallas e a isolinha P01 carrega o alelo Mla1 adicional que condiciona a HR. A coloração específica de NO DAF-2DA (4,5-diaminofluoresceína-2-diacetato) revelou uma explosão transitória de geração de NO que começou 10 horas após a inoculação (h.a.i.) em estreita associação com os locais de formação de papilas em ambas as linhagens de cevada. Em P01, uma explosão de produção de NO em algumas células atacadas foi iniciada por volta de 10-12 h.a.i. e isso precedeu a autofluorescência de células inteiras indicativa de HR. A especificidade da coloração DAF-2DA foi demonstrada pela supressão da coloração após a aplicação do eliminador de NO C-PTIO (1H-imidazol-1-iloxi-2-(4-carboxifenil)-4,5-di-hidro-4,4,5,5-tetrametil-3-óxido). Além disso, a aplicação de C-PTIO aumentou as frequências de penetração em ambas as linhagens de cevada, indicando uma função do NO na resistência baseada em papilas. Além disso, a aplicação de C-PTIO atrasou ligeiramente a FC em P01, enquanto que, por outro lado, a aplicação de um doador de NO, nitroprussiato de sódio, acelerou ligeiramente a FC em P01 e aumentou a frequência de morte celular em Pallas. Assim, a geração de NO é uma das primeiras respostas da defesa das células epidérmicas da cevada contra o ataque de B. graminis e pode ser importante tanto para o início quanto para o desenvolvimento de papilas efetivas e morte celular devido à HR.

Abstract

Nonspecific penetration resistance due to papilla formation and race-specific hypersensitive response (HR) can both contribute to Blumeria graminis resistance in barley. Some effective papillae form even in the susceptible cv. Pallas and the isoline P01 carries the additional Mla1 allele conditioning HR. The NO-specific stain DAF-2DA (4,5-diaminofluorescein-2-diacetate) revealed a transient NO generation burst commencing 10 h after inoculation (h.a.i.) in close association with sites of papilla formation in both barley lines. In P01 a burst of NO production throughout some attacked cells was initiated around 10–12 h.a.i. and this preceded whole-cell autofluorescence indicative of HR. The specificity of DAF-2DA staining was demonstrated by the suppression of staining following application of the NO scavenger C-PTIO (1H-imidazol-1-yloxy-2-(4-carboxyphenyl)-4,5-dihydro-4,4,5,5-tetramethyl-3-oxide). In addition, C-PTIO application increased penetration frequencies in both barley lines, indicating a role for NO in papilla-based resistance. Furthermore, C-PTIO application slightly delayed HR in P01 whereas, conversely, application of an NO donor, sodium nitroprusside, slightly accelerated HR in P01 and increased cell death frequency in Pallas. Thus, NO generation is one of the earliest responses of barley epidermal cell defence against B. graminis attack and may be important in both the initiation and the development of effective papillae and cell death due to HR.