京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第21311号 / 農博第2296号 / 新制||農||1064(附属図書館) / 学位論文||H30||N5145(農学部図書室) / 京都大学大学院農学研究科応用生物科学専攻 / (主査)教授 髙野 義孝, 教授 田中 千尋, 教授 寺内 良平 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

Unlike mammals, plants do not have specific immune cells. However, plants can still recognize pathogens and defend themselves. They do that by recognizing microbial-associated molecular patterns (MAMPs) and secreted pathogen proteins, called effectors. MAMP-triggered immunity (MTI) relies on recognition of MAMPs by leucine-rich repeats (LRRs) pattern-recognition receptors (PRRs). The best-studied LRR PRR is Flagellin-Sensitive 2 (Fls2), the receptor of a 22-amino acid long epitope of bacterial flagellin, called flg22. In this project, alleles of FLS2 of different tomato cultivars were sequenced and compared to each other to get insight into natural selection acting on FLS2 and to identify residues important for ligand binding. This information may be used in the future to engineer Fls2 for improved ability to recognize flagellin. MTI can be suppressed by effectors secreted by bacteria into plant cells through the type III secretion system. On the other hand, plants are equipped with repertoires of resistance proteins, which can recognize some pathogen effectors. If a pathogen carries an effector that is recognized, effector-triggered immunity (ETI) is activated and the plant is resistant. Here, eggplant breeding lines were screened for their ability to activate ETI upon recognition of effectors of the soil borne pathogen Ralstonia solanacearum, a causative agent of bacterial wilt. Four effectors were found to trigger plant defenses in some of the lines. This is the first step in cloning the genes coding for the responsible resistance proteins. These genes may be used in the future for engineering tomato and potato for resistance to bacterial wilt. / Master of Science in Life Sciences

No description available.

L’intensification des pratiques d’élevage s’est accompagnée de l’émergence de pathologies de production, notamment des mammites. Il s’agit d’une inflammation de la glande mammaire, d’origine bactérienne dans la majeure partie des cas. Les mammites constituent à elles seules la première source de pertes financières des cheptels bovins laitiers en France et dans le monde. Néanmoins aucun traitement prophylactique ne permet à ce jour une action préventive à long terme. Parmi les agents étiologiques majeurs des mammites, Escherichia coli (E. coli) tient son importance du fait de sa prévalence et de son impact sur les rendements et la qualité du lait. La part des facteurs de l’hôte dans la capacité à éliminer le pathogène causal est relativement avérée, tandis que le lien entre caractéristiques bactériennes et sévérité de l’infection est plus délicat à établir. Cette étude s’attache donc à déterminer si les interactions entre E. coli et la glande mammaire, en particulier les cellules épithéliales mammaires (CEM) et les neutrophiles, peuvent expliquer des degrés de sévérité variables. L’influence du lait sur ces interactions a également été investiguée. / Along with agricultural intensification of animal production, some pathologies have emerge, especially mastitis. This disease corresponds to an inflammation of the udder, and is generally provoked by bacterial infection. Mastitis on their own constitute the main source of financial impairments within dairy herds in France and worldwide. So far, there is no treatment able to prevent mastitis over time. Among major mastitis pathogens Escherichia coli (E. coli) is of great importance, because of its prevalence and its impacts on milk yield and quality. The mastitis severity has proven to be linked to host factors, but the implication of bacterial characteristics remains unknown. Thus, this study aimed at deciphering whether interactions between E. coli and the mammary gland, especially the mammary epithelial cells (MECs) and neutrophils, may explain a variability in mastitis severity. Influence of milk on these interactions was also investigated.

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.