UGT73B3 et UGT73B5, deux glycosyltransférases du métabolisme secondaire : rôle dans la résistance d'Arabidopsis thaliana à la bactérie Pseudomonas syringae pv. tomato
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Secondary metabolites (SMs) play important roles in plant defense against pathogens. Conjugation to sugar moiety is one of the most widespread modifications that contribute to a great diversity, reactivity and regulation of SMs. Glycosylation ensured by glycosyltransferases (UGTs) is involved in endogenous signal regulation, metabolic pathways and metabolite transport. Within secondary metabolism UGTs of Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), UGT73B3 and UGT73B5 are necessary for plant resistance to the avirulent bacteria Pseudomonas syringae pv. Tomato (Pst –AvrRpm1), and their expression is highly induced under oxidative stresses. To investigate the involvement of these UGTs in cellular redox status during the hypersensitive response (HR) of Arabidopsis to Pst-AvrRpm1, we first performed metabolite profiling of PstAvrRpm1-infected and adjacent uninfected leaf tissues in wild-type Col-0 and catalase-deficient (cat2) plants overaccumulating reactive oxygen species (ROS). We show a spatial organization of SMs within distinct pathways in, and around the infection site. ROS availability influences both the amount and the pattern of infection-induced metabolites accumulation, indicating that differential distribution and accumulation of SMs is tightly linked to cellular redox status during HR. Second, in situ localization of ROS accumulation, glutathione, ascorbate quantification, and cell death measurements performed on ugt73b3, ugt73b5 and ugt73b3/ugt73b5 T-DNA insertion mutants indicate that UGT73B3 and UGT73B5 participate in regulation of redox status and cell death during the HR to Pst-AvrRpm1. Ln silico analyses highlight that the pathogen induced expression of both UGTs is strongly linked to oxidative stress. In parallel, a metabolic profiling approach was carried out to identify UGT73B3 and UGT73B5 substrates in planta. Although the nature of the substrates has not been characterized, the results indicate that ugt73b3 and ugt73b5 differ from wild-type plants in compounds linked to redox status. Altogether, our data reveal that UGT73B3 and UGT73B5 participate to cellular redox homeostasis during the HR of Arabidopsis to Pst-AvrRpm1, via the glycosylation of putative antioxidant SMs
Abstract FR:
Les métabolites secondaires (MSs) jouent des rôles importants dans les réponses de défense des plantes aux agents pathogènes. La conjugaison à un sucre est l'une des modifications les plus répandues qui contribue à la grande diversité et à la réactivité des MSs. Les réactions de glycosylation assurées par les glycosyltransférases (UGTs) sont impliquées dans des voies métaboliques, dans la régulation de signaux endogènes et dans le transport de métabolites. Au sein des UGTs du métabolisme secondaire d'Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), UGT73B3 et UGT73B5 sont nécessaires à la résistance de la plante à la bactérie avirulente Pseudomonas syringae pv. Tomato (Pst-AvrRpm1) et leur expression est fortement induite en réponse à des stress oxydatifs. Afin d'étudier l'implication de ces UGTs dans le statut redox cellulaire lors de la réaction d'hypersensibilité (HR) d'Arabidopsis à Pst-AvrRpm1, nous avons dans un premier temps effectué un profilage métabolique sur des tissus foliaires infectés par Pst-AvrRpm1 et sur leurs tissus adjacents non infectés chez des plantes sauvages Col-0 et chez des plantes déficientes en catalase (cat2), hyperaccumulatrices de formes activées de l'oxygènes (ROS). Nous mettons en évidence une organisation spatiale des MSs selon leurs différentes voies biosynthétiques dans, et autour du site d'infection. L'abondance des ROS influence à la fois les niveaux d'accumulation et les profils d'induction de ces molécules, indiquant que la distribution et l'accumulation différentielle de certains MSs est étroitement liée à l'état redox cellulaire lors de la HR. Dans un second temps, une analyse de l'accumulation in situ des ROS, des quantités de glutathion, d'ascorbate et des mesures de mort cellulaire chez les mutants d'insertion d'ADN-T, ugt73b3,ugt73b5 et ugt73b3/ugt73b5 indiquent qu'UGT73B3 et UGT73B5 participent à la régulation du statut redox et de la mort cellulaire lors de la HR à Pst-AvrRpm1. Des analyses in silico mettent en évidence que l'induction de l'expression des deux UGTs par des agents pathogènes est fortement liée au stress oxydatif. En parallèle, une approche par profilage métabolique a été mise en œuvre afin d'identifier les substrats d'UGT73B3 et UGT73B5 in planta. Bien que la nature de ces substrats n'ait pas été identifiée, les résultats suggèrent que les mutants ugt73b3 et ugt73b5 sont affectés au niveau de composés liés à l'état redox. Dans leur ensemble, nos résultats montrent qu'UGT73B3 et UGT73B5 participent à l'homéostasie redox cellulaire lors de la HR d'Arabidopsis à Pst-AvrRpm1, via la glycosylation de MSs probablement antioxydants.