L’immunité végétale est garantie par plusieurs niveaux d’action dont l’interconnexion et les voies signalétiques sont peu élucidées. Deux des trois couches de défenses immunitaires sont constituées par les protéines NB-LRR (Nucleotide-Binding Leucine-Rich Repeat), encodées par les gènes de Résistance (gènes R), et l’interférence à ARN (iARN). L’étude de la voie de signalisation induite par l’activation des NB-LRR en réponse à la reconnaissance (directe ou indirecte) de protéines pathogéniques est très compliquée, car cette réponse culmine, dans la majeure partie des cas, en un phénotype macroscopique de mort cellulaire dénommée Réponse hypersensible (HR), empêchant toute analyse biochimique. Récemment, il a été montré chez Nicotiana benthamiana que la réponse antivirale déclenchée par la protéine NB-LRR N, qui n’induit pas de HR lorsqu’activée, implique la répression de la traduction de l’ARN viral. Dans ce système, la résistance conférée par N est dépendante de la protéine AGO4 dont le rôle dans l’iARN est assez bien défini. En effet, bien que l’ARN viral se multiplie à l’intérieur de la cellule hôte, il n’est pas associé à la machinerie de traduction et ne produit donc plus de virions. Cependant, nous ne connaissons pas à ce jour les évènements de régulation de l’expression génique responsables de ce mécanisme de défense. Les études du transcriptome immunitaire chez Arabidopsis thaliana n’ont révélé que peu de candidats majeurs impliqués dans la réponse NB-LRR, alors que certaines études mettent en lumière l’implication de la régulation de l’expression génique, au niveau traductionnel, dans la réponse immunitaire. En s’appuyant sur les travaux de Bhattacharjee et al. (2009), nous avons entrepris de caractériser, au niveau cellulaire, la répression de la traduction de l’ARN viral pendant la réponse induite par N. Nous observons, dans un système inductible permettant de déclencher la réponse immunitaire après l’établissement de l’infection virale, une large formation de granules à ARN appelés PBs (Processing Bodies), en conséquence de l’inhibition spécifique de la traduction de l’ARN viral. Le mécanisme effecteur de cette répression est différent des mécanismes de répression traductionnelle mis en place en réponse à la perception de stress tel que les UVs, ou de l’induction des mécanismes de répression traductionnelle par l’iARN. De plus, des plantes d’Arabidopsis mutantes pour une protéine fonctionnant dans les PBs sont plus résistantes à des bactéries phytopathogènes. D’une façon intéressante, on détecte un niveau d’expression augmenté de certains gènes de défense dans ce mutant, de manière similaire à des mutants d’Arabidopsis compromis dans l’une des voies de dégradation des ARNm. En parallèle, nous avons développé des outils transgéniques pour déterminer si la régulation de la traduction des ARNm de l’hôte, à l’échelle génomique, joue un rôle dans l’établissement de l’immunité. Nous avons généré une lignée d’Arabidsopsis exprimant sous le contrôle d’un promoteur inductible le facteur d’Avirulence (Avr) AvrRpm1, dont la présence est reconnue par la protéine NB-LRR RPM1; en combinaison avec une protéine ribosomale étiquetée nous permettant d’immunopurifier les ribosomes avec les ARNm en cours de traduction. Le séquençage à haut-débit des ARN totaux et des ARNm engagés dans la traduction a révélé que cinq fois plus de gènes sont régulés au niveau traductionnel par rapport au niveau transcriptionnel, après l’induction de la réponse NB-LRR. Une analyse comparée avec les connaissances précédentes a révélé que la réponse NB-LRR induit l’expression de 20% des gènes NB-LRR totaux, qui sont aussi constitutivement exprimés dans des mutants compromis dans certains processus de dégradations des ARNm. Cependant, la réponse NB-LRR induit l’expression de centaines de gènes précédemment impliqués dans les défenses, ce qui n’est pas le cas dans les mutants de dégradation d’ARNm, soulignant ainsi la spécificité de la réponse NB-LRR. Une analyse bio-informatique a déterminé qu’environ cinq cent gènes sont régulés au niveau traductionnel de manière indépendante de leur abondance totale, fournissant une liste de nouveaux candidats potentiellement impliqués dans l’immunité NB-LRR et spécifiquement régulés au niveau traductionnel. Une analyse génétique de certains mutants de ces gènes candidats dans les défenses a été entreprise, et a révélé que des plantes d’Arabidopsis TOR-déficientes ou mutantes pour les gènes CIPK5, CCT2 et BIG possèdent une résistance altérée positivement pour les TOR-déficientes ou négativement pour les autres, par rapport à une plante sauvage. Dans leur ensemble, ces résultats prouvent une grande implication de la régulation de la traduction dans la mise en place de l’immunité végétale.

The acquisition of cellular adhesion machinery likely represented a key factor in the evolutionary transition from unicellular to multicellular organisms. Within metazoa, cellular adhesion is an integral aspect of organismal integrity through its regulation of a wide range of processes, including tissue patterning, cellular proliferation, and migration. As such, dysregulation of adhesion has been linked to diverse pathologies including cancers and neurodegenerative diseases. At the molecular level, adhesion is mediated by specific transmembrane cell adhesion molecules (CAMs) and intracellular complexes that create a dynamic link between the extracellular milieu and the intracellular cytoskeleton. At the sequence level, immunoglobulin domains act to mediate homo- and heterophilic interactions among CAMs and thus adhesion between neighboring cells. LIGs, a family of Ig-containing proteins that contain Leucine-rich repeats, represent candidates for novel CAMs with functions in axonal regeneration and synaptic pathfinding - all of which are highly dependent on cellular adhesion. In Drosophila, two LIG family members, Kekkon1 (Kek1) and Kekkon5 (Kek5) have been been implicated in EGF signaling, and Bone Morphogenetic Protein signaling as well as cellular adhesion, respectively. To investigate the putative role of Kek5 as a CAM, characterization of Kek5 activity was carried out at the cellular and molecular level. From this it was discovered that Kek5 is able to induce a dramatic upregulation of the adherens junction component Armadillo, in addition to epithelial extrusion and cell enlargement. Together, the studies presented within support a model in which Kek5 acts in a homophilic fashion to upregulate Arm and that this activity is functionally separable from other observed effects (epithelial extrusion and cell enlargement).

Le système immunitaire végétal se base sur la présence de récepteurs intracellulaires de type NB-LRR afin de se défendre contre les pathogènes. Un NB-LRR active la réponse immunitaire suite à la détection de protéines d’origine pathogénique nommées effecteurs. Les NB-LRR se divisent en différents groupes selon le domaine N-terminal qu’ils possèdent soit un CC, un TIR ou un CC[indice inférieur R]. Les CC[indice inférieur R]-NB-LRR forment une famille atypique de NB-LRR qui se divise elle-même en deux groupes, les ADR1-like et les NRG1-like. Contrairement aux NB-LRR dits classiques, les CC[indice inférieur R]-NB-LRR ne détectent pas d’effecteurs provenant des pathogènes. En fait, les CC[indice inférieur R]-NB-LRR seraient des NB-LRR auxiliaires nécessaires à la cascade de signalisation de la réponse immune, enclenchée suite à la détection d’un effecteur par un NB-LRR classique. Les CC[indice inférieur R]-NB-LRR se distinguent également des NB-LRR classiques de par leur niveau de conservation chez les végétaux : chaque plante possède au minimum un type de CC[indice inférieur R]-NB-LRR. Alors qu’ADR1-like est ubiquitaire chez les monocotylédones et les dicotylédones, NRG1-like est absent du génome des monocotylédones et de quelques dicotylédones. L’absence de NRG1-like corrèle avec l’absence de TIR-NB-LRR dans ces génomes et propose un lien fonctionnel exclusif entre les NRG1-like et les TIR-NB-LRR. L’omniprésence du groupe ADR1-like et des CC-NB-LRR suggère aussi un lien fonctionnel entre ces deux groupes. Il est toutefois possible que la fonction de NB-LRR auxiliaire des groupes ADR1-like et NRG1-like soient partiellement redondante, ou additive, pour la réponse immune. Afin de confirmer la nécessité des CC[indice inférieur R]-NB-LRR pour les réponses de défenses médiées par les NB-LRR et pour en plus discriminer les besoins entre les groupes ADR1-like et NRG1-like, des mutants adr1 ou nrg1 ont été testés quant à leur capacité à compléter la réponse de défense initiée par différents NB-LRR classiques. Les résultats préliminaires suggèrent que le groupe ADR1-like n’est pas nécessaire pour les réponses de défense médiée par les TIR-NB-LRR RPS6 chez Arabidopsis thaliana et N chez Nicotiana benthamiana. L’absence de l’un des deux représentants NRG1-like d’Arabidopsis thaliana, soit NRG1.1 ou NRG1.2, n’affecte aucune réponse de défense médiée par un TIR-NB-LRR ou un CC-NB-LRR. L’homologie élevée de 73% entre ces deux protéines indique possiblement une fonction redondante. Un double mutant nrg1 a été produit afin de poursuivre l’investigation de la fonction du groupe NRG1-like dans les réponses de défense. Puisque les gènes NRG1.1 et NRG1.2 sont arrangés en tandem dans le génome d’Arabidopsis thaliana, une méthode optimisée permettant de sélectionner un événement de recombinaison méiotique rare entre deux allèles mutantes nrg1.1 et nrg1.2 a été choisie pour produire le double mutant. Avec une méthode indirecte, il a été démontrée que la lignée AB possède un évènement de recombinaison entre ces deux allèles mutantes puisqu’une plante double mutant nrg1 homozygote a été récupérée dans sa progéniture. Les résultats préliminaires obtenus avec cette plante double mutant nrg1 homozygote suggèrent que le groupe NRG1-like serait nécessaire pour la réponse de défense médiée par le TIR-NB-LRR RPS4 et suggèrent également qu’une plante dépourvue de NRG1-like aurait un phénotype de croissance retardée ou ralentie, en plus d’une morphologie foliaire distincte. Il est également connu que le domaine N-terminal CC[indice inférieur R] des CC[indice inférieur R]-NB-LRR d’Arabidopsis thaliana peut à lui seul induire une réponse de défense lorsque surexprimé chez N.benthamiana. Afin de trouver des protéines interagissant avec ce domaine et de caractériser sa localisation cellulaire, des plantes d’Arabidopsis thaliana transgéniques surexprimant le domaine CC[indice inférieur R] de NRG1.1 couplé à la eYFP:HA ont été produites. Le matériel obtenu permettra spécialement de poursuivre la caractérisation du groupe NRG1-like sur lequel peu d’information est disponible à ce jour. Il sera également possible de déterminer le niveau de redondance entre les deux groupes de CC[indice inférieur R]-NB-LRR quant à leur nécessité pour les réponses de défenses médiées par les NB-LRR suite à la production d’un quintuple mutant adr1/nrg1 d’Arabidopsis ne possédant plus aucun CC[indice inférieur R]-NB-LRR.

The largest group of plant disease resistance (R) genes that share similar structures contains a predicted nucleotide-binding site (NBS) domain. NBS domains of this class of R genes show highly conserved amino acid motifs, which makes it possible to isolate resistance gene analogs (RGAs) by PCR with degenerate primers and homology searches from public databases. Multiple combinations of degenerate primers were designed from three conserved motifs (one motif was used for a subgroup-specific primer design) in the NBS regions of R genes of various plants. All combinations of primer pairs were used to amplify genomic DNA from sorghum. TIR-specific primer combinations showed no PCR amplification in sorghum. Homology searches identified many NBS-encoding sequences among the expressed or genomic molecular database entries for sorghum. Motif analysis of the sorghum NBS sequences that were identified in this study revealed eight major conserved motifs plus two additional highly conserved motifs, but no TIR-specific motifs. Phylogenetic analysis of sorghum NBS sequences showed tree topology typical of NBS-LRR genes, including clustered nodes and longbranch lengths. Eleven distinct families of NBS sequences, representing a highly diverse sample, were isolated from Sorghum bicolor. With two exceptions, sorghum RGA families appeared to be closely related in sequence to at least one R-gene cloned from other species. In addition, deduced amino acid sequences of sorghum RGAs showed strong sequence similarity to almost all known non-TIR (Toll/Interleukin 1 Receptor)- type R-genes. Mapping with sorghum RGA markers revealed one linkage group containing four out of ten randomly selected markers, suggesting non-random distribution of NBS sequences in the sorghum genome. Rice sequences homologous to sorghum NBS sequences were found from two-way BLAST searches. Some of them were shown to be orthologs, when determined by using phylogenetic approaches which combined five different evolution models and tree-building methods.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-12T13:20:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_FlaviaAraujo_2015_VersãoFinal.pdf: 4388867 bytes, checksum: 1ebc175e90318442d9eb1b8a4a688b3c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T13:20:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_FlaviaAraujo_2015_VersãoFinal.pdf: 4388867 bytes, checksum: 1ebc175e90318442d9eb1b8a4a688b3c (MD5) Previous issue date: 2015-03-02 / FACEPE / A cultura do feijão-caupi [Vigna unguiculata (L.) Walp.] apresenta importância econômica em nível internacional, entretanto ela é frequentemente acometida por uma diversidade de patógenos. Nesse contexto a família gênica NBS-LRR de genes de Resistência (R) se destaca devido ao seu papel fundamental na defesa das plantas contra o ataque de patógenos, sendo a maior e mais diversificada família desse grupo. O objetivo do presente estudo foi caracterizar genes NBS-LRR em feijão-caupi, desenvolver marcadores moleculares RGA (Resistance Gene Analogs) e validar genes diferencialmente expressos em uma interação planta-vírus. Inicialmente, sequências candidatas para genes NBS-LRR foram obtidas no banco de dados NordEST, procedendo-se com a anotação dos dados, tradução e identificação dos domínios conservados por meio de ferramentas in silico. Um total de 57 sequências NBS-LRR completas foi identificado em feijão-caupi. Como as proteínas codificadas pelos genes R apresentam domínios e motivos conservados, foi possível desenvolver marcadores RGAs usando as sequências de feijão-caupi como sonda contra o banco de Phaseolus vulgaris L. Foram desenhados 16 pares de iniciadores para P. vulgaris, identificando-se um percentual de 87,5% de transferibilidade para o feijão-caupi. Destes, dois foram polimórficos e apresentaram segregação mendeliana em uma população de mapeamento para o vírus do mosaico severo do feijão-caupi (CPSMV). Os 57 candidatos foram ancorados nos 20 pseudocromossomos de Glycine max (L.) Merr., verificando-se repetições in tandem deste grupo gênico. A análise de expressão gênica diferencial in silico foi realizada utilizando dados de RNAseq e SuperSAGE. A validação da expressão gênica via RT-qPCR foi através do desenho de primers, com os dados de SuperSAGE, onde três genes alvo apresentaram indução nos níveis de expressão após 16 horas da inoculação com o patógeno. Esses resultados mostram-se valiosos para o melhoramento genético do feijão-caupi. / The cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] culture has an international economic importance, however it is often affected by a diversity of pathogens. In this context the NBS-LRR family of resistance (R) genes stands out because of its key role in plant defense against pathogen attack, being the largest and most diverse family of this group. The present work aimed the characterization of NBS-LRR genes from cowpea, the development of RGA (resistance gene analogs) markers and the validation of differentially expressed genes in plant-virus interaction. Initially, NBS-LRR gene candidate sequences were obtained from NordEST database, proceeding with data annotation, translation and identification of conserved domains through in silico methods. A total of 57 NBS-LRR complete sequences were identified for cowpea. Since R-gene encoded proteins exhibit conserved domains and motifs, it was possible to develop RGA markers using cowpea sequences as probes against Phaseolus vulgaris L. Sixteen primer pairs of P. vulgaris were designed, from which 87.5% were transferable to cowpea. From those, two were polymorphic and showed Mendelian segregation in a mapping population for the cowpea severe mosaic virus (CPSMV). The 57 candidates were anchored in the 20 Glycine max (L.) Merr. pseudo-chromosomes, revealing in tandem repetitions for this group of gene. Differential gene expression analysis in silico was performed using data from RNAseq and SuperSAGE. The validation of gene expression by RT-qPCR was carried out after design of primers using SuperSAGE data, from which three target genes presented induction in expression levels at 16 hours after the pathogen inoculation. These results represent valuable data for the genetic improvement of cowpea.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-10-05T13:55:43Z No. of bitstreams: 1 joaosuendermoreira.pdf: 2727096 bytes, checksum: 15959d5ff7f375e41f8c2bc20e5308fe (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-10-05T13:58:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 joaosuendermoreira.pdf: 2727096 bytes, checksum: 15959d5ff7f375e41f8c2bc20e5308fe (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-05T13:58:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 joaosuendermoreira.pdf: 2727096 bytes, checksum: 15959d5ff7f375e41f8c2bc20e5308fe (MD5) Previous issue date: 2009-03-12 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Um dos principais problemas mundiais na agricultura está diretamente relacionado às enormes perdas na produção causada por fungos fitopatogenicos, onde sua infecção nas culturas se dá desde o plantio até a pós- colheita. O fungo Botrytis cinerea, causador do mofo cinzento em mais de 200 espécies de plantas é um grande problema no agronegócio em todo o mundo. O uso de fungicidas é o principal método de controle em plantas, enquanto os resultados obtidos de imediato e a facilidade de aplicação justificam o seu uso. No entanto, o uso contínuo de fungicidas pode promover a seleção de fungos resistentes além de causar a contaminação de ecossistemas. Com o objetivo de encontrar uma solução para esse problema, diversos estudos tem se concentrado na busca de novas alternativas de controle, como por exemplo, as proteínas de plantas com atividades antifúngicas (AFPs). Nesse sentido, uma seleção de peptídeos antimicrobianos de flores, folhas e sementes de espécies do gênero Lippia bem como o isolamento de peptídeos antifúngicos de flores de Lippia sidoides foi o objetivo desse trabalho. Neste trabalho, a purificação e identificação de dois novos peptídeos de aproximadamente 10 kDa e 15 kDa de flores de Alecrim-pimenta (Lippia sidoides) foi descrito. As flores de L. sidoides, depois de secadas em estufa a 25o por cinco dias, foram submetidas à extração de proteínas com solução de HCl 0,1% e NaCl 0,6M, seguido por precipitação com sulfato de amônia (100%). Após a precipitação, o extrato foi dialisado contra água destilada (cut off 1,0 kDa) e liofilizado. A fração rica foi aplicada em cromatografia hidrofóbica Octyl-sepharose, seguida por cromatografia de fase-reversa de HPLC (Vydac C18-TP). Bioensaios com EB, e fração PR in vitro indicaram a inibição do crescimento do fungo Botrytis cinerea. As sequências N-terminal, obtidas por degradação de Edman, seguidas por alinhamento indicam que esses dois peptídeos podem ser classificados com proteínas R NBS-LRR. Esta descoberta pode contribuir, futuramente, para o desenvolvimento de produtos biotecnológicos como drogas antifúngicas e plantas transgênicas com resistência elevada a fungos patogênicos. / One of the major global issues in agriculture could be directly related to the severe production crop losses caused by phytopathogenic fungi, especially when infection affects post-harvest cultures. In this view, the fungus Botrytis cinerea is able to cause gray mold in more than 200 species of plants, being considered a major problem for the agribusiness. The use of fungicides is a primary fungi control method in plants, due to velocity and facility of application. However, the continuous use of fungicides may promote the selection of resistant fungi and also the ecosystems contamination. Aiming to find different solutions to this problem, several studies have focused on the search for new alternatives to fungi control, such as plant proteins with antifungal activities (AFPs). In this view, a selection of antimicrobial peptides from flowers, leaves and seeds from Lippia genus and further isolation of antifungal peptides from Lippia sidoides flowers was focused in this work. In this work, the purification and identification of two novel peptides of approximately 10 kDa and 15 kDa from flowers of rosemary-pepper (L. sidoides) was described. L. sidoides flowers were oven dried at 25 oC for 5 days, following protein extraction with a solution containing 0.1% HCl 0.6 M NaCl, and further ammonium sulfate precipitation (100%). After precipitation the extract was dialyzed against distilled water (cut off 1.0 kDa) and lyophilized. The rich fraction was applied onto an Octyl-Sepharose hydrophobic chromatography, followed by HPLC reversed-phase chromatography (Vydac C18-TP). Bioassays using crude extract and in vitro PR fraction indicated the inhibition of Botrytis cinerea growth. N-termini sequences, obtained by the Edman degradation, followed by alignment indicate that these two peptides can be classified as NBS-LRR R proteins. This discovery may help in a near future to the development of biotechnology products such as antifungal drugs and transgenic plants with enhanced resistance to fungal pathogens.

La réussite de la mise en place d’une résistance efficace chez la plante hôte requiert la présence d’un dialogue entre les différentes voies signalétiques menant à l’induction de la défense. L’implication de l’extinction génique post-transcriptionnelle dans la résistance contre des agents pathogènes, autres que les virus, est une nouvelle avenue qui va permettre de disséquer le lien qui peut exister entre les deux voies immunitaires de la plante : celle qui est déjà importante pour lutter contre les bactéries et les champignons (voie induite à la suite de la reconnaissance des éliciteurs) et celle de l’extinction génique post-transcriptionnelle. Les résultats que nous avons obtenus ont une signification très importante concernant l’implication de l’extinction génique post-transcriptionnelle dans la résistance des plantes contre les agents pathogènes d’une manière générale et Botrytis cinerea, Alternaria brassicicola et Pseudomonas syringae en particulier. Mon travail de recherche a permis d’identifier le miR472 comme étant un acteur qui favorise la mise en place de la maladie causée par des agents pathogènes du type nécrotrophe et hémibiotrophe. De plus j’ai pu, en utilisant le modèle P. syringae pv tomato DC3000-Arabidopsis, disséquer dans le détail, comment la bactérie manipule la machinerie de la plante pour activer la voie des microARNs menant à l’accumulation du miR472, responsable de la suppression de la résistance basale et du PTI. Cette suppression passe par l’inhibition de sa cible, la protéine NB-LRR; RDS1 un nouveau régulateur impliqué dans le PTI induit par la Flg22. Cette étude permettra une avancée remarquable dans les connaissances reliées à l’immunité des plantes, ce qui constituerait une étape clé dans la découverte de nouvelles stratégies de lutte contre les agents phytopathogènes. Sur le plan fondamental, cette étude a permis de consolider le dialogue qui existe entre les voies immunes de la plante et de mettre en évidence un nouvel acteur impliqué dans la résistance basale. En matière d’application, comprendre les mécanismes de défense et de résistance des plantes aux agents pathogènes est primordial pour développer des plantes génétiquement résistantes et des stimulateurs de défense naturelle (Vaccin de plantes). Ceci constitue un enjeu majeur dans l'objectif de concevoir de nouveaux moyens de lutte phytosanitaire, à la fois plus respectueux de l’environnement et ayant moins d’impact sur la santé humaine.

Anthracnose, caused by the fungal pathogen Colletotrichum trifolii, is one of the most destructive diseases of alfalfa worldwide. Cloning and characterization of the host resistance (R) genes against the pathogen will improve our knowledge of molecular mechanisms underlying host resistance and facilitate the development of resistant alfalfa cultivars. However, the intractable genetic system of cultivated alfalfa, owing to its tetrasomic inheritance and outcrossing nature, limits the ability to carry out genetic analysis in alfalfa. Nonetheless, the model legume Medicago truncatula, a close relative of alfalfa, provides a surrogate for cloning the counterparts of many agronomically important genes in alfalfa. In this study, we used genetic map-based approach to clone RCT1, a host resistance gene against C. trifolii race 1, in M. truncatula. The RCT1 locus was delimited within a physical interval spanning ~200 kilo-bases located on the top of M. truncatula linkage group 4. Complementation tests of three candidate genes on the susceptible alfalfa clones revealed that RCT1 is a member of the Toll-interleukin-1 receptor/nucleotide-binding site/leucine-rich repeat (TIR-NBS-LRR) class of plant R genes and confers broad spectrum anthracnose resistance. Thus, RCT1 offers a novel resource to develop anthracnose-resistant alfalfa cultivars. Furthermore, the cloning of RCT1 also makes a significant contribution to our understanding of host resistance against the fungal genus Colletotrichum.

Relaxin and insulin-like peptide-3 (INSL3) are closely related reproductive hormones that are derived from a common ancestor. Relaxin was initially named for its ability to relax the pubic symphysis in pregnant guinea pigs at parturition. Since then relaxin has been found to be involved in many physiological processes based on its ability to stimulate the breakdown and remodeling of collagen fibers. INSL3 is also known as Leydig insulin-like hormone and the relaxin-like factor, and is produced by the Leydig cells in the testis, the thecal and luteal cells of the ovary, the thyroid, placenta and mammary gland. INSL3 induces transabdominal testicular descent by stimulating the development of the gubernacular ligament, which subsequently swells and contracts to pull the fetal testes towards the inguinal wall. In adults however, evidence suggests that INSL3 is involved in reproductive function, acting to promote the survival of male and female germ cells.

Doctor of Philosophy / Department of Plant Pathology / Bikram S. Gill / H13, a dominant resistance gene transferred from Aegilops tauschii into wheat (Triticum aestivum), confers a high level of antibiosis against a wide range of Hessian fly (HF, Mayetiola destructor) biotypes. Previously, H13 was mapped to the distal arm of chromosome 6DS, where it is flanked by markers Xcfd132 and Xgdm36. A mapping population of 1,368 F2 individuals derived from the cross: PI372129 (h13h13) / PI562619 (Molly, H13H13) was genotyped and H13 was flanked by Xcfd132 at 0.4cM and by Xgdm36 at 1.8cM. Screening of BAC-based physical maps of chromosome 6D of Chinese Spring wheat and Ae. tauschii coupled with high resolution genetic and Radiation Hybrid mapping identified nine candidate genes co-segregating with H13. Candidate gene validation was done on an EMS-mutagenized TILLING population of 2,296 M₃ lines in Molly. Twenty seeds per line were screened for susceptibility to the H13-virulent HF GP biotype. Sequencing of candidate genes from twenty-eight independent susceptible mutants identified three nonsense, and 24 missense mutants for CNL-1 whereas only silent and intronic mutations were found in other candidate genes. 5’ and 3’ RACE was performed to identify gene structure and CDS of CNL-1 from Molly (H13H13) and Newton (h13h13). Increased transcript levels were observed for H13 gene during incompatible interactions at larval feeding stages of GP biotype. The predicted coding sequence of H13 gene is 3,192 bp consisting of two exons with 618 bp 5’UTR and 2,260 bp 3’UTR. It translates into a protein of 1063 amino acids with an N-terminal Coiled-Coil (CC), a central Nucleotide-Binding adapter shared by APAF-1, plant R and CED-4 (NB-ARC) and a C-terminal Leucine-Rich Repeat (LRR) domain. Conserved domain analysis revealed shared domains in Molly and Newton, except for differences in sequence, organization and number of LRR repeat in Newton. Also, the presence of a transposable element towards the C terminal of h13 was indicative of interallelic recombination, recent tandem duplications and gene conversions in the CNL rich region near H13 locus. Comparative analysis of candidate genes in the H13 region indicated that gene duplications in CNL encoding genes during divergence of wheat and barley led to clustering and diversity. This diversity among CNL genes may have a role in defining differences in the recognition specificities of NB-LRR encoding genes. Allele mining for the H13 gene in the core collection of Ae. tauschii and hexaploid wheat cultivars identified different functional haplotypes. Screening of these haplotypes using different HF biotypes would help in the identification of the new sources of resistance to control evolving biotypes of HF. Cloning of H13 will provide perfect markers to breeders for HF resistance breeding programs. It will also provide an opportunity to study R-Avr interactions in the hitherto unexplored field of insect-host interaction.