Effects of the Xanthomonas campestris pv campestris type III effectors on Arabidopsis physiology - Laboratoire des Interactions Plantes Microbes Environnement Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Effects of the Xanthomonas campestris pv campestris type III effectors on Arabidopsis physiology

Effets des effecteurs de type III de Xanthomonas campestris pv campestris dans la physiologie d'Arabidopsis

Résumé

Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) causes black rot disease on Brassicaceae species including cabbages, radish, mustard and the model species Arabidopsis thaliana. During pathogenesis, Xcc secrete Type 3 Effector (T3E) proteins via the Type 3 Secretion System (T3SS) into plant cells to modulate host physiology and promote pathogenicity. The repertoire of T3Es present in a given strain largely influences its niche, host range and lifestyle. In the Xcc strain 8004, twenty-eight genes have been predicted to encode proteins secreted by the T3SS. The functions of most Type 3 Secreted Proteins (T3SPs) within plant cells remain elusive. In this project, different strategies were approached to characterize the biological functions of the T3SPs of Xcc strain 8004 in plant cells. In the first chapter, we showed that the loss of individual T3SPs did not cause a significant effect on Xcc virulence on Arabidopsis. Yet, the heterologous expression of individual T3SPs in Arabidopsis plants revealed many T3SPs with marked effects on plant growth and transcriptome. Several T3SPs also triggered plant immune responses and some exhibited ambivalent activities by simultaneously inhibiting flg22-triggered phosphorylation of MPK3/6. In the second chapter, we conducted a comparative analysis of the in planta functions of the T3E XopAG and RipO1 which are encoded by orthologous genes in Xcc strain 8004 and Ralstonia solanacearum strain GMI1000 respectively. In our experiments, XopAG showed a significant contribution to Xcc pathogenicity that was not related to the suppression of some basal immune responses. XopAG and RipO1 exhibited functional similarities. Indeed, both T3E affected the expression of genes responsive to auxin, jasmonic acid and ethylene suggesting that both effectors inhibit plant growth. Finally, we made some efforts to identify the plant target of XopAG. An in silico search followed by pathogenicity assays posits BRG3 (BOI-RELATED GENE 3) as a candidate target of XopAG. In a parallel approach, we performed a suppressor screen to identify suppressor mutations that alleviate the growth defect induced by XopAG in Arabidopsis plants, resulting in eight suppressor lines. These provide a valuable opportunity to identify the pathways targetted by XopAG in Arabidopsis. Altogether, this project contributes to the better comprehension of the biological activities exerted by the Xcc strain 8004 T3SPs in planta.
Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) est responsable de la nervation noire sur les Brassicaceae, notamment les choux, les radis, la moutarde et l'espèce modèle Arabidopsis thaliana. Au cours de l'infection, Xcc transloque des protéines effectrices de type 3 (T3E) dans les cellules végétales via le système de secrétion de type 3 (T3SS), pour moduler la physiologie de l'hôte et favoriser la maladie. Le répertoire des T3E présents dans une souche donnée influence largement sa niche, sa gamme d'hôtes et son mode de vie. Dans la souche Xcc 8004, vingt-huit gènes ont été prédits pour coder des protéines sécrétées par le T3SS (T3SP). Dans un premier chapitre à l'échelle de l'effectome, nous montrons que la plupart des fonctions des T3SP au sein des cellules végétales restent inconnues. Dans ce projet, différentes stratégies ont été abordées pour caractériser les fonctions biologiques des T3SPs de la souche Xcc 8004 dans les cellules végétales. Bien que la délétion des gènes individuels codant des T3SP n'ait pas eu d'effet significatif sur la virulence de Xcc chez Arabidopsis, l'expression hétérologue de T3SP individuelles chez Arabidopsis a montré des effets marqués sur la physiologie de la plante pour de nombreuses T3SP. De manière surprenante, plusieures T3SP sont capables de déclencher des réponses immunitaires et certaines ont présenté des effets ambivalentes en inhibant simultanément la phosphorylation déclenchée par flg22 de MPK3/6. Dans une deuxième partie, nous avons réalisé une analyse comparative des fonctions in planta des T3SPs XopAG et RipO1 qui sont codées par des gènes orthologues dans Xcc souche 8004 et Ralstonia solanacearum souche GMI1000, respectivement. Dans nos expériences, XopAG a montré une contribution significative à la pathogénicité de Xcc qui ne semble pas liée à la suppression de certaines réponses immunitaires basales. XopAG et RipO1 présentent des similitudes fonctionnelles. En effet, les deux T3SP affectent l'expression de gènes connus de réponse à l'auxine, à l'acide jasmonique et à l'éthylène, ce qui est cohérent avec l'inhibition de la croissance des plantes induite par ces deux effecteurs chez Arabidopsis. Une recherche in silico de cibles végétales potentielles de XopAG suivie d'essais du pouvoir pathoène sur des mutants d'Arabidopsisa a permis d'identifier BRG3 (BOI-RELATED GENE 3) comme cible putative de XopAG. Dans une approche parallèle, nous avons effectué un criblage de suppresseurs pour identifier les mutations qui atténuent le phénotype d'arrêt de croissance induit par XopAG chez Arabidopsis, résultant en l'identification de huit lignées suppresseurs. Ces lignées fournissent une occasion précieuse d'identifier les voies affectées par XopAG chez Arabidopsis. De manière générale, ce projet contribue à la compréhension des activités biologiques exercées par les T3SP de la souche Xcc 8004 dans les cellules végétales.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

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Identifiants

  • HAL Id : tel-03770194 , version 1

Citer

Noe Arroyo Velez. Effects of the Xanthomonas campestris pv campestris type III effectors on Arabidopsis physiology. Agricultural sciences. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2022. English. ⟨NNT : 2022TOU30064⟩. ⟨tel-03770194⟩
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