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Functional Analysis of Walnut Polyphenol Oxidase Gene ( JrPPO1 ) in Transgenic Tobacco Plants and PPO Induction in Response to Walnut Bacterial Blight
Plant Pathology ( IF 2.3 ) Pub Date : 2020-05-01 , DOI: 10.1111/ppa.13159 Fatemeh Khodadadi 1 , Masoud Tohidfar 2 , Kourosh Vahdati 3 , Abhaya M. Dandekar 4 , Charles A. Leslie 4
Plant Pathology ( IF 2.3 ) Pub Date : 2020-05-01 , DOI: 10.1111/ppa.13159 Fatemeh Khodadadi 1 , Masoud Tohidfar 2 , Kourosh Vahdati 3 , Abhaya M. Dandekar 4 , Charles A. Leslie 4
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Walnut (Juglans regia) is economically important for both its wood and nut nutritional value, but it is susceptible to diseases such as walnut bacterial blight, caused by Xanthomonas arboricola pv. juglandis (Xaj). Walnuts contain many phenolic compounds, providing a good model on which to study polyphenol oxidase (PPO). We inoculated the detached walnut fruits of cultivars Ford, Chandler, Franquette, Robert Livermore, and Payne with Xaj and measured the induction of PPO activity in infected sites and adjacent to infected sites. Compared to infected and uninfected sites, PPO activity was induced significantly in areas adjacent to infected sites in all cultivars except Ford. Ford and Franquette, presenting the lowest and highest PPO activity, showed the largest and smallest mean diameter spots in response to Xaj, respectively. Polyacrylamide gel electrophoresis confirmed monophenol oxidase activity of walnut PPO in the assessed tissues. Then, we revealed the antipathogenic potential of walnut PPO through Agrobacterium tumefaciens‐mediated walnut JrPPO1 gene transfer into tobacco (Nicotiana tabacum). Two transformed tobacco lines overexpressing the JrPPO1 gene were regenerated successfully and challenged with Pseudomonas syringae pv. tabaci. Transgenic lines showed significantly higher PPO activity and lower disease severity to the pathogen compared to the control. However, a significant difference in disease severity and PPO activity level was observed between the two transgenic lines. Our results demonstrate a potential defence‐related role of PPO in transgenic tobacco and its induction in areas adjacent to infection sites in walnut cultivars treated with Xaj.
中文翻译：
转基因烟草植株中核桃多酚氧化酶基因(JrPPO1)的功能分析及PPO对核桃白粉病的响应
核桃 (Juglans regia) 因其木材和坚果的营养价值而具有重要的经济价值，但它易受由 Xanthomonas arboricola pv 引起的核桃细菌性枯萎病等疾病的影响。胡桃（Xaj）。核桃含有许多酚类化合物，为研究多酚氧化酶 (PPO) 提供了一个很好的模型。我们用 Xaj 接种了栽培品种 Ford、Chandler、Franquette、Robert Livermore 和 Payne 的脱落核桃果实，并测量了感染部位和感染部位附近 PPO 活性的诱导。与感染和未感染位点相比，除福特外，所有品种的感染位点附近区域均显着诱导了 PPO 活性。Ford 和 Franquette 表现出最低和最高的 PPO 活性，分别显示响应 Xaj 的最大和最小平均直径斑点。聚丙烯酰胺凝胶电泳证实了评估组织中核桃 PPO 的单酚氧化酶活性。然后，我们通过根癌农杆菌介导的核桃 JrPPO1 基因转移到烟草中揭示了核桃 PPO 的抗病原潜力。两个过表达 JrPPO1 基因的转化烟草品系成功再生，并受到丁香假单胞菌 pv 的挑战。烟粉虱。与对照相比，转基因品系对病原体显示出显着更高的 PPO 活性和更低的疾病严重程度。然而，在两个转基因品系之间观察到疾病严重程度和 PPO 活性水平的显着差异。我们的结果证明了 PPO 在转基因烟草中的潜在防御相关作用及其在用 Xaj 处理的核桃品种中感染位点附近区域的诱导作用。
更新日期：2020-05-01
中文翻译：
转基因烟草植株中核桃多酚氧化酶基因(JrPPO1)的功能分析及PPO对核桃白粉病的响应
核桃 (Juglans regia) 因其木材和坚果的营养价值而具有重要的经济价值，但它易受由 Xanthomonas arboricola pv 引起的核桃细菌性枯萎病等疾病的影响。胡桃（Xaj）。核桃含有许多酚类化合物，为研究多酚氧化酶 (PPO) 提供了一个很好的模型。我们用 Xaj 接种了栽培品种 Ford、Chandler、Franquette、Robert Livermore 和 Payne 的脱落核桃果实，并测量了感染部位和感染部位附近 PPO 活性的诱导。与感染和未感染位点相比，除福特外，所有品种的感染位点附近区域均显着诱导了 PPO 活性。Ford 和 Franquette 表现出最低和最高的 PPO 活性，分别显示响应 Xaj 的最大和最小平均直径斑点。聚丙烯酰胺凝胶电泳证实了评估组织中核桃 PPO 的单酚氧化酶活性。然后，我们通过根癌农杆菌介导的核桃 JrPPO1 基因转移到烟草中揭示了核桃 PPO 的抗病原潜力。两个过表达 JrPPO1 基因的转化烟草品系成功再生，并受到丁香假单胞菌 pv 的挑战。烟粉虱。与对照相比，转基因品系对病原体显示出显着更高的 PPO 活性和更低的疾病严重程度。然而，在两个转基因品系之间观察到疾病严重程度和 PPO 活性水平的显着差异。我们的结果证明了 PPO 在转基因烟草中的潜在防御相关作用及其在用 Xaj 处理的核桃品种中感染位点附近区域的诱导作用。
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