Doctor of Philosophy / Genetics Interdepartmental Program / Scot H. Hulbert / Frank F. White / Many maize lines carry Rxo1, an NB-LRR gene that confers a rapid hypersensitive response (HR) after infiltration with the rice streak pathogen Xanthomonas oryzae pv. oryzicola (Xoc) or the maize stripe pathogen Burkholderia andropogonis (Ba) carrying the effector genes avrRxo1 or avrRba1 respectively. Interestingly, when expressed as a transgene in rice, Rxo1 also confers a strong and rapid HR to Xoc strains harboring the avrRxo1 type III effector gene. To gain insights into the Rxo1 signaling network, we used a combination of functional genomics and bioinformatics, molecular genetics and reverse genetics. Microarray experiments were carried out to investigate the temporal expression profiles of nonhost and host responses to isogenic strains of Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), the rice bacterial blight pathogen, and Ba with and without the Xoc type III secreted effector gene avrRxo1. Xoc AvrRxo1 induces disease resistance in maize when delivered by Xoo or Ba. We show that recognition of the two bacterial pathogens is translated into similar transcriptional outputs. Cluster analyses revealed that Xoo and Ba co-regulated genes display different kinetics and amplitudes and showed that gene clusters are associated with overrepresentation of known and putative novel DNA cis regulatory elements. One early induced gene, ZmPti1b, is a serine threonine kinase. RNAi-mediated gene silencing of a rice ortholog of ZmPti1b, OsPti1a, revealed that OsPti1a is required for Rxo1-governed resistance. Using a full length coding sequence as bait to screen a yeast-two-hybrid library, we identified 11 rice proteins that interact with RXO1. Functional analysis of two showed that Os1PVOZ, encoding a putative transcription factor, is required for Rxo1-dependent HR whereas OsATL6, a putative RING finger type E3 ubiquitin ligase gene is dispensable. Scanning of the rice genome for putative DNA binding sites suggests that Os1PVOZ is a master regulator of many signal transduction pathways, including those that mediate plant defense responses. Our investigations identified key signaling components that mediate Rxo1-specified resistance and possibly resistance mediated by other R genes.

Nous avons utilisé la lignée épithéliale intestinale de crypte de rat IEC-6 afin de mieux comprendre le rôle des C/EBPs dans la différenciation et la prolifération de l'intestin. Nous avons vérifié l'expression des ARNm de C/EBP$\alpha$, C/EBP$\beta$ et C/EBP$\delta$ suite à la stimulation des cellules IEC-6 par la forskoline et l'IBMX qui stimulent la PKA, le TPA qui stimule la PKC et la thapsigargine qui augmente la concentration de Ca$\sp{2+}$ cytoplasmique. La forskoline et l'IBMX induisent les niveaux d'ARNm des trois C/EBPs avec différentes cinétiques tandis que le TPA induit seulement les niveaux d'ARNm de C/EBP$\alpha$ et de C/EBP$\beta.$ La thapsigargine induit les niveaux d'ARNm des trois isoformes par un mécanisme de régulation post-transcriptionnel sans affecter les niveaux de protéines. Les variations des niveaux d'ARNm, induits par les trois voies de signalisation, étaient indépendantes d'une synthèse nouvelle de protéines. Les analyses des niveaux de protéine par Western nous ont permis de constater une induction des trois isoformes en accord avec celle des ARNm suite à une stimulation par la forskoline et l'IBMX. Nous avons observé que le patron d'expression des protéines C/EBP$\alpha$ et C/EBP$\beta$ concorde avec celui des ARNm après une stimulation par le TPA. La capacité de liaison à l'ADN des C/EBPs n'est pas affectée significativement par les voies de la PKA, de la PKC et du Ca$\sp{2+}.$ Les voies de la PKA et de la PKC peuvent moduler l'expression de certains gènes de la réponse inflammatoire comme l'haptoglobine et le thiostatin. La stimulation de ces différentes voies inhibe la prolifération cellulaire des cellules IEC-6 en absence et en présence de sérum. Finalement, nous avons observé que ces différentes voies pouvaient induire à des niveaux variables l'ARNm de p21, un gène très important dans l'arrêt de la prolifération cellulaire. [Résumé abrégé par UMI] [Symboles non conformes]

The Best PhD Thesis in the Faculties of Dentistry, Engineering, Medicine and Science (University of Hong Kong), Li Ka Shing Prize,2001-2003 / published_or_final_version / Medicine / Doctoral / Doctor of Philosophy

published_or_final_version / Zoology / Master / Master of Philosophy

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