Phenylalanine metabolism-dependent lignification confers rhizobacterium-induced plant resistance

苯丙素 生物 次生代谢 代谢途径 过氧化物酶 生物化学 植物抗病性 他马汀 根际细菌 基因 遗传学 细菌 生物合成 根际
作者
Qi Li,Zhuangzhuang Liu,Zexuan Jiang,Mingyun Jia,Zhaoqi Hou,Daolong Dou,Jinping Yu
出处
期刊:Plant Physiology [Oxford University Press]
卷期号:197 (2) 被引量:18
标识
DOI:10.1093/plphys/kiaf016
摘要

Abstract Phenylalanine metabolism serves as an important route for the production of diverse secondary metabolites including phenylpropanoids. The phenylpropanoid pathway is involved in plant immunity, but whether it can regulate rhizobacteria-induced resistance is poorly understood. In this study, we confirmed a growth-promoting rhizobacterium strain JR48 could induce resistance, strengthen salicylic acid (SA) signaling, and increase lignin content during Phytophthora capsici infection. We conducted transcriptome sequencing to analyze the effect of JR48 on the expression of pepper (Capsicum annuum L.) genes, generated transgenes and loss-of-function genetic materials to specify the function of peroxidase genes, and implemented metabolomics analysis to uncover the resistance-inducing metabolites of JR48. JR48 activated expression of several pepper peroxidase genes in the phenylpropanoid pathway during pathogen infection. These peroxidases positively regulated lignification-mediated pathogen resistance, and the phenylpropanoid pathway acted downstream of SA signaling to confer JR48-induced resistance. Further, JR48 was capable of producing phenylpyruvate to enhance phenylalanine accumulation, thereby reinforcing phenylalanine metabolism-dependent lignification and resistance. Our results revealed that JR48 produces phenylpyruvate to refuel phenylalanine metabolism and reinforces SA signaling to further activate expression of peroxidase genes. This study uncovers immune components previously hidden in metabolic pathways and a recent mechanism underlying rhizobacteria-induced plant resistance.
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