Receptor-mediated activation of a plant Ca2+-permeable ion channel involved in pathogen defense

Resumo

O reconhecimento de patógenos na superfície da célula vegetal geralmente resulta na iniciação de uma resposta de defesa multicomponente. A entrada transitória de Ca2+ através da membrana plasmática é postulada como parte da cadeia de sinalização que leva à resistência ao patógeno. A análise de patch-clamp de protoplastos de salsa revelou um novo canal iônico de membrana plasmática permeável a Ca2+ e sensível a La3+ de grande condutância (309 pS em 240 mM CaCl2). Em uma concentração extracelular de Ca2+ de 1 mM, que é representativa do apoplasto da célula vegetal, a condutância unitária do canal foi determinada como 80 pS. Este canal iônico (LEAC, para canal iônico ativado por elicitor de grande condutância) é ativado reversivelmente após o tratamento de protoplastos de salsa com um elicitor oligopeptídico derivado de uma proteína da parede celular de Phytophthora sojae. As características estruturais do elicitor, anteriormente encontradas como essenciais para a ligação ao receptor, indução da expressão de genes relacionados à defesa e formação de fitoalexinas, são idênticas às necessárias para a ativação do LEAC. Assim, a estimulação mediada por receptor deste canal parece estar causalmente envolvida na cascata de sinalização que desencadeia a defesa contra patógenos na salsa.

Abstract

Pathogen recognition at the plant cell surface typically results in the initiation of a multicomponent defense response. Transient influx of Ca2+ across the plasma membrane is postulated to be part of the signaling chain leading to pathogen resistance. Patch-clamp analysis of parsley protoplasts revealed a novel Ca2+-permeable, La3+-sensitive plasma membrane ion channel of large conductance (309 pS in 240 mM CaCl2). At an extracellular Ca2+ concentration of 1 mM, which is representative of the plant cell apoplast, unitary channel conductance was determined to be 80 pS. This ion channel (LEAC, for large conductance elicitor-activated ion channel) is reversibly activated upon treatment of parsley protoplasts with an oligopeptide elicitor derived from a cell wall protein of Phytophthora sojae. Structural features of the elicitor found previously to be essential for receptor binding, induction of defense-related gene expression, and phytoalexin formation are identical to those required for activation of LEAC. Thus, receptor-mediated stimulation of this channel appears to be causally involved in the signaling cascade triggering pathogen defense in parsley.