Molecular analysis of nematode-responsive defence genes CRF1, WRKY45, and PR7 in Solanum lycopersicum tissues during the infection of plant-parasitic nematode species of the genus Meloidogyne

Abstract

Several pathogens, including nematodes, have severe effects on plant development and growth, and immense populations of parasitic nematodes may cause plant death and crop loss. Obligate plant-parasitic nematodes and root-knot nematodes belonging to the genus Meloidogyne are significant parasites in crops. During nematode infection, damage-associated molecular patterns play a role in the activation of plant defence responses to pathogens. Several genes are involved in Meloidogyne parasitism. However, the expression of nematode-responsive genes CRF1, WRKY45, and PR7 during infection with different parasitic nematode species is not well understood. Therefore, this study aimed to reveal plant responses to differential gene expression of nematode-responsive genes in tomato plants, and their relationship to nematode reproduction and comparative phylogeny. Molecular methods for gene expression, greenhouse work for nematode reproduction, and phylogenetic analysis were used to determine nematode–plant interactions. The results revealed that differential gene expression of CRF1, WRKY45, and PR7 depended on the nematode species. The relative CRF1 gene expression reached its highest level at 3 dpi, following nematode infection. In conclusion, plant defense responses disturbed the expression of nematode-responsive genes, and the differential expression of nematode-responsive genes was affected by nematode species and nematode parasitism.

Résumé

Plusieurs ravageurs dont les nématodes ont des impacts importants sur le développement et la croissance des plantes. Les immenses populations de nématodes parasitaires peuvent entraîner la mort des plantes et des pertes de rendement. Les nématodes qui sont des parasites obligatoires des plantes comme les nématodes à galles du genre Meloidogyne sont des parasites importants des plantes cultivées. Au cours de l’infection par les nématodes, les signaux moléculaires associés aux blessures activent les réactions de défense aux pathogènes. Plusieurs gènes chez les espèces du genre Meloidogyne sont impliqués dans le parasitisme des plantes. Cependant, l’expression des gènes qui s’expriment en réponse au parasitisme résultant de l’attaque par plusieurs espèces de nématodes (CRF1, WRKY45, PR7) n’ont pas fait l’objet de beaucoup d’études. Le but de ce travail était de révéler les réactions des plantes qui entraînent une expression différentielle des gènes qui sont connus pour s’exprimer en réponse à l’attaque des nématodes chez la tomate, d’étudier la phylogénie comparée de ces gènes et leur impact sur la reproduction des nématodes. Des analyses moléculaires de l’expression génique, des travaux en serre pour mesurer la reproduction et des analyses phylogénétiques ont été réalisées pour caractériser les interactions entre les nématodes et leur hôte. Les résultats ont montré que l’expression différentielle des gènes CRF1, WRKY45 et PR7 survenaient en réponse à l’attaque par certaines espèces de nématodes. L’expression relative du gène CRF1 a atteint son maximum à 3 dpi lors d’attaque par les nématodes. En conclusion, les réactions de défense des plantes ont modifié l’expression des gènes exprimés en réponse à l’attaque par les nématodes et l’expression différentielle de ces gènes variait selon l’espèce de nématode et le degré de parasitisme. [Traduit par la Rédaction]

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