Plants activate direct and indirect defenses in response to insect egg déposition. In Arabidopsis thaliana, oviposition by the Large White butterfly Pieris brassicae triggers cellular and molecular changes that are similar to the changes caused by biotrophic pathogens, including salicylic acid (SA) accumulation, local cell death and the expression of early pathogen-responsive genes. Furthermore, perception of egg- derived elicitors was impaired in a lectin receptor-like kinase (LecRLK) mutant. These findings point towards a similar mechanism known for the récognition of pathogens through pathogen-associated molecular patterns (PAMPs), called PAMP-triggered immunity (PTI). However, the nature ofegg-derived elicitors that trigger a defense response in Arabidopsis after oviposition by Pieris brassicae is unknown.
In this study, we used analytical methods (UHPLC-TOFMS, NMR) combined with reporter gene validation to identify active elicitors inside P. brassicae eggs. A family of structurally related phosphatidylcholines as well as unsaturated fatty acids were identified and their activity was confirmed by applying pure molecules. Taken together, these findings suggest that P. brassicae eggs contain structurally diverse elicitor molecules and that plants developed stratégies to recognize them. Further characterization and validation of these novel elicitors is underway.
Furthermore, we demonstrated that the suppressive effect of the SA signaling pathway on the expression of jasmonic acid (JA)-induced defense genes ( VSP2) is partially mediated through protein dégradation of the key transcription factors MYC2, MYC3 & MYC4. Besides, we identified the transcription factor WRKY75, which is induced after natural oviposition, as novel molecular player in egg-induced SA/JA crosstalk. Overexpression lead to restored JA-defense gene expression. Interestingly, WRKY75 may be controlled by NPR1 and EIN2 because npr1-1ein2-1 double mutants show a stronger expression of WRKY75. These findings lead to the assumption that the induction of ethylene (ET) after oviposition might as well participate in the suppression of JA-induced defense genes.
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Les plantes, en réponse à la ponte d'oeufs par les papillons, activent leurs défenses directes et indirectes. Chez Arabidopsis thaliana, la ponte d'oeuf par la piéride de chou, Pieris brassicae, déclenche des changements cellulaires et moléculaires qui sont semblables aux changements causés par des agents pathogènes biotrophes, y compris l'accumulation de l'acide salicylique (SA), la mort cellulaire local et l'induction précoce de gènes marqueurs de la défense contre les agents pathogènes. En outre, la perception des éliciteurs contenus dans les oeufs est diminué chez un mutant déficiant pour une lectine receptor-like kinase (LecRLK). Ces découvertes mettent en avant un mécanisme similaire à celui décrit pour la reconnaissance des agents pathogènes via les motifs moléculaire associés aux pathogènes (PAMP) reconnu par le système immunitaire inné (PTI). Toutefois, la nature des éliciteurs, contenu dans les oeufs de Piéride, qui déclenchent une réaction de défense chez Arabidopsis après la ponte reste inconnue.
Au cours de mon étude, nous avons utilisé des méthodes d'analyse (UHPLC-TOFMS, RMN) combinées à de la validation de gène rapporteur afin d'identifier les éliciteurs actifs à l'intérieur des oeufs de P. brassicae. Une famille structurellement apparentée aux phosphatidylcholines ainsi que des acides gras non saturés ont été identifiés et leur activité ont été confirmée par l'application de ces molécules pure dans Arabidopsis. Tous les résultats suggèrent que les oeufs de P. brassicae contiennent plusieurs éliciteurs, structurellement différents, et que les plantes ont élaboré des stratégies leurs permettant de les reconnaître. Une caractérisation plus poussée et la validation de ces nouveaux éliciteurs est en cours.
Enfin en parallèle, nous avons pu démontré que l'effet suppresseur de l'expression du gène de défense ( VSP2), induit par la voie de signalisation de l'acide jasmonique (JA), par la voie de SA est partiellement régulé via la dégradation protéique des principaux facteurs de transcription MYC2, MYC3 et MYC4. En outre, nous avons identifié le facteur de transcription WRKY75, lequel est induit après la ponte naturelle d'oeufs par P. brassicae, comme un nouvel élément moléculaire impliqué dans l'interaction antagoniste SA/JA. En effet, la surexpression de \NRKY75 restaure l'expression du gène de défense régulé par le JA. Curieusement, WRKY75 pourrait être contrôlé par NPR1 et EIN2 car le double mutant npr1-1ein2-1 montre une plus forte expression de WRKY75. Ces résultats conduisent à l'hypothèse que l'induction de l'éthylène (ET) après la ponte d'oeufs pourrait ainsi participer à la répression des gènes de défense induite par le JA.