Sjukdom på grödor orsakad av bakterier kan bidra till ekonomiska förluster för bönder samt brist på mat, därför är det viktigt att utveckla nya hållbara sätt att motverka och behandla grödor mot bakterier. Idag är det mest vanliga tillvägagångssättet antibiotika men detta är inte hållbart p.g.a uppkomst av antibiotikaresistens. Antibiotika är inte heller tillgängligt för alla bönder och grödor då kostnaden blir för hög. Världsbefolkningen växer och om 80 år beräknas det bo mellan 9.9 och 12.7 biljoner (95% konfidens) människor på jorden. Växande befolkning samt ökande klimatförändringar, som torka och höjda temperaturer kräver nya bekämpningsmetoder mot bakterier för att tillgodose behoven i framtiden. Det saknas information om hur växter hanterar och reglerar bakteriella hot, därför är målet med denna studie att bidra med kunskap kring den transkriptionella regleringen av växters immunsystem mot bakterier. För att göra detta har promotorsekvenser hos gener som är förknippade med immunförsvaret i växter undersökts efter konserverade regulatoriska element. En känd receptor, FLS2 har en stor roll i växters försvar mot bakterier och känner igen en peptid från bakteriers flagell. Denna studie har undersökt FLS2 och den sammankopplade receptorn SERK1. Hos FLS2 kunde ingen konserverad modul hittas i uppströmsekvensen, däremot observerades ett 8 bp långt motiv, CAACTTG, i alla undersökta arter. I SERK1 hittades en lång konserverad modul bestående av flera motiv. Både FLS2-motifet och två motiv i SERK1-modulen binds av transkriptionsfaktorn MYC2. För att testa hypotesen att MYC2 bidrar till den transkriptionella regleringen av FLS2 och SERK1 har en experimentell plan utformats, där Nicotiana benthamiana transfekteras av Agrobacterium tumefaciens innehållandes promotorsekvenserna samt generna till transkriptionsfaktorn MYC2. En ökad förståelse kring de olika delarna och mekanismerna som medverkar inom växters immunförsvar kan bidra till den fortsatta forskningen mot hållbara lösningar till att säkra mat i framtiden. / Several factors contribute to the demand of new, sustainable solutions to bring food security to the world population. The United Nations predicts, with a confidence of 95%, that the world population will be between 9.9 and 12.7 billion by year 2100. At the same time plant agriculture as seen today is threatened by climate changes e.g., rising temperatures and more extreme weather conditions. In addition, plant bacterial pathogens reduce yields, and cause losses of over $1 billion dollars worldwide every year to the food production chain. The currently most used and effective treatment against bacterial infections on crops is antibiotics, but this is not a viable alternative for most growers due to increasing antibiotic resistance and the high development, production, and distribution cost. During the upcoming years development of new approaches against bacterial infections on crops is of high importance but currently there are information gaps in the field of plant defense regulation systems. This study was aimed to provide knowledge about the transcriptional regulation of genes that are included in plant immune system towards bacteria. To investigate this, conserved regulatory elements of the upstream sequences of two defense-related plant receptor kinases, FLS2 and SERK1, was searched for in different species. FLS2 is a surface receptor that recognizes a peptide derived from the bacterial flagellin protein, and is part of the pathogen-triggered immunity response of most of higher plants. In FLS2 no conserved module was found but a single motif, CAACTTG, is conserved in all chosen species. In SERK1 a strikingly long and conserved module was found. Both the FLS2 motif and two motifs in the SERK1 module are recognition motifs with MYC2, a transcription factor involved in different plant mechanisms and the regulation of phytohormones like abscisic acid and auxin. To address whether MYC2 is involved in the transcriptional regulation of FLS2, an experimental approach is described, involving transactivation by MYC2 of FLS2 reporter constructs, studies using agroinfiltration in Nicotiana benthamiana. An increased knowledge about the different components and mechanisms of plant defense regulation will help the research towards new bactericides, transgenic plants, and other ways to secure food for upcoming generations.

Les récepteurs PRR (Pattern-recognition receptors) jouent un rôle clé dans l’immunité des plantes en assurant la reconnaissance d’éliciteurs, des motifs moléculaires associés aux microorganismes (MAMP) qui témoigne de leur présence microbienne. La perception de ces MAMPs constitue le premier système de détection d’agents potentiellement pathogène, et déclenche des mécanismes de défense qui ont pour but de bloquer leur développement.Cette étude met en lumière comment la vigne (Vitis vinifera) perçoit deux MAMPs : le peptide flg22 dérivé de la flagelline et la chitine, des motifs conservés existant dans la plupart des espèces bactériennes et fongiques, respectivement. Cette étude analyse les événements précoces de signalisation, l’expression de gènes de défense activés par ces MAMPs et l’efficacité de la résistance induite contre les agents de la pourriture grise et du mildiou de la vigne. Si nos résultats suggèrent que des systèmes de perception pour ces deux MAMPs existent chez la vigne, aucun récepteur PRR n’est actuellement connu pour cette plante cultivée.La disponibilité du génome de la vigne nous a permis d’identifier in silico des récepteurs putatifs (VvFLS2, VvCERK1-3 et VvCEBiP1-2) pouvant fonctionner comme PRR respectif de flg22 et de chitine. Leur analyse fonctionnelle a été réalisée d’une part par complémentation des mutants correspondants d’Arabidopsis et, d’autre part, par une stratégie d’extinction de gène chez la vigne.Nos résultats ont permis d’identifier VvFLS2, le récepteur de la vigne à la flagelline bactérienne. La fonction de VvFLS2 a été démontrée en restaurant la réponse à flg22 du mutant fls2 d’Arabidopsis. Ainsi, nos travaux sont les premiers à décrire un couple PRR-MAMP actif chez la vigne. Nous avons également comparé les capacités de perception de VvFLS2 et du récepteur d’Arabidopsis, AtFLS2, envers des épitopes flg22 provenant de bactéries endophytes ou pathogènes. Nos données montrent clairement que VvFLS2 reconnait différemment les peptides flg22 des différentes bactéries et suggèrent que la flagelline de la bactérie bénéfique Burkholderia phytofirmans a évolué pour échapper au système de reconnaissance immunitaire de la vigne. Nous avons également obtenu des données préliminaires concernant le système de perception de la chitine chez la vigne et montré que VvCERK3 pourrait être un orthologue fonctionnel d’AtCERK1 en restaurant partiellement le burst oxydatif induit par la chitine dans le mutant cerk1-2 d’Arabidopsis. / Pattern-recognition receptors (PRRs) play a key role in plant immunity by assuring recognition of microbe-associated molecular patterns (MAMPs), signature of microbial presence. MAMP perception constitutes the first layer of pathogen detection and activates defense mechanisms that aim to block the intruder. This study brings an insight into how grapevine (Vitis vinifera) perceives two MAMPs: the flagellin-derived flg22 peptide and chitin, which are conserved motifs occurring over the whole bacterial and fungal classes, respectively. This study analyzed MAMP-triggered early signaling events, defense gene expression and also the efficiency of elicited defense against gray mold and downy mildew diseases. These two MAMPs are active in grapevine suggesting that perception systems exist. So far, no PRR is known for this crop.Given the availability of grapevine genome, we could identify in silico putative grapevine receptors (VvFLS2, VvCERK1-3 and VvCEBiP1-2) that might function as PRRs for flg22 and chitin, respectively. Their functional characterization was firstly achieved by complementation assays in the corresponding A. thaliana mutants and, secondly, by a gene silencing strategy in grapevine.Our results permitted the identification of VvFLS2, the V. vinifera receptor for the bacterial flagellin. The function of VvFLS2 was demonstrated by restoring the flg22 responsiveness in the Arabidopsis fls2 null mutant. Thus, our work provides the first description of an active grapevine PRR-MAMP pair. We further compared VvFLS2 and the Arabidopsis receptor, AtFLS2, in their capability to perceive flagellin-derived flg22 epitopes from endophytic or pathogenic bacteria. Our data clearly show that VvFLS2 differentially recognizes flg22 from different bacteria and suggest that flagellin from the beneficial plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) Burkholderia phytofirmans has evolved to evade grapevine immune recognition system. We also obtained preliminary data on chitin sensing system in grapevine and show that VvCERK3 might be a functional ortholog of AtCERK1 by partly restoring the oxidative burst triggered by chitin in the Arabidopsis cerk1-2 mutant.