To investigate the mechanisms whereby treatment with chitosan (CHN) is observed to increase the capacity of plants to resist pathogens, CHNs of different molecular weights (MWs) prepared by enzyme hydrolysis were used to treat rice cells in suspension culture and also rice seedlings. The results obtained with cultured cells showed that in this material CHN treatment could trigger a set of defence responses, including the production of hydrogen peroxide (H2O2), increases in the activities of phenylalanine ammonialyase (PAL; EC 4.3.1.5) and chitinase (CHI; EC 3.2.1.14), increases in transcription of defence-related genes beta-1,3-glucanase (glu) and chitinase (chi) and accumulation of pathogen-related protein (PR1). Furthermore, CHNs of different MWs were observed to have different capacities to induce defence responses. CHNs of low MWs were more effective at inducing the described defence responses than those of higher MWs. Enhanced defence against rice blast pathogen Magnaporthe grisea 97-23-2D1 was observed in rice seedlings treated with low MW CHNs compared to seedlings treated with higher MW CHNs. In all cases, suppressing the production of H2O2 by adding scavengers dimethylthiourea (DMTU), 2,5-dihydroxycinnamic acid methyl ester (DHC), catalase (Cat) or ascorbate (As) blocked the defence responses. These results indicate that CHNs of low MWs have a greater capacity to induce the production of H2O2, thus resulting in stronger defence responses, than those with higher MWs.

中文翻译：

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过氧化氢介导不同分子量壳聚糖诱导的水稻防御反应

为了研究观察壳聚糖 (CHN) 处理提高植物抵抗病原体能力的机制，使用酶水解制备的不同分子量 (MW) 的 CHN 处理悬浮培养的水稻细胞和水稻幼苗。用培养细胞获得的结果表明，在这种材料中，CHN 处理可以引发一系列防御反应，包括产生过氧化氢 (H2O2)、苯丙氨酸解氨酶 (PAL；EC 4.3.1.5) 和几丁质酶 (CHI) 的活性增加; EC 3.2.1.14)，防御相关基因 β-1,3-葡聚糖酶 (glu) 和几丁质酶 (chi) 的转录增加以及病原体相关蛋白 (PR1) 的积累。此外，观察到不同 MW 的 CHN 具有不同的诱导防御反应的能力。低 MW 的 CHN 在诱导所描述的防御反应方面比高 MW 的 CHN 更有效。与用较高 MW CHN 处理的稻苗相比，在用低 MW CHN 处理的稻苗中观察到对稻瘟病病原体 Magnaporthe grisea 97-23-2D1 的防御增强。在所有情况下，通过添加清除剂二甲基硫脲 (DMTU)、2,5-二羟基肉桂酸甲酯 (DHC)、过氧化氢酶 (Cat) 或抗坏血酸 (As) 来抑制 H2O2 的产生会阻止防御反应。这些结果表明，与具有较高 MW 的 CHN 相比，低 MW 的 CHN 具有更大的诱导 H2O2 产生的能力，从而导致更强的防御反应。与用较高 MW CHN 处理的稻苗相比，在用低 MW CHN 处理的稻苗中观察到对稻瘟病病原体 Magnaporthe grisea 97-23-2D1 的防御增强。在所有情况下，通过添加清除剂二甲基硫脲 (DMTU)、2,5-二羟基肉桂酸甲酯 (DHC)、过氧化氢酶 (Cat) 或抗坏血酸 (As) 来抑制 H2O2 的产生会阻止防御反应。这些结果表明，与具有较高 MW 的 CHN 相比，低 MW 的 CHN 具有更大的诱导 H2O2 产生的能力，从而导致更强的防御反应。与用较高 MW CHN 处理的稻苗相比，在用低 MW CHN 处理的稻苗中观察到对稻瘟病病原体 Magnaporthe grisea 97-23-2D1 的防御增强。在所有情况下，通过添加清除剂二甲基硫脲 (DMTU)、2,5-二羟基肉桂酸甲酯 (DHC)、过氧化氢酶 (Cat) 或抗坏血酸 (As) 来抑制 H2O2 的产生会阻止防御反应。这些结果表明，与具有较高 MW 的 CHN 相比，低 MW 的 CHN 具有更大的诱导 H2O2 产生的能力，从而导致更强的防御反应。