Multiple isoforms of chitinases participate in plant defense against outside invaders. However, the functions of hydrolase family 19 (GH19) chitinases on pest control remain largely unknown. Here we reported the isolation and functional analysis of a gene CsChi19, which encodes a GH19 endochitinase protein of 332 amino acid residues from tea plant (Camellia sinensis). CsChi19 expression levels were upregulated in response to mechanical wounding, infestation by two important pests: the tea geometrid Ectropis grisescens and the tea green leafhopper Empoasca (Matsumurasca) onukii, a fungal pathogen Colletotrichum fructicola, and treatment with two phytohormones: jasmonic acid (JA) and salicylic acid. CsChi19 was heterologously expressed in Escherichia coli, and its catalytic function was further elucidated. The protein could hydrolyze colloidal chitin, and the optimum temperature and pH for its activity was 40°C and pH 5.0. CsChi19 were found to be toxic to tea pests when they were fed on artificial diets containing this protein. Interestingly, the regurgitant derived from E. grisescens fed with artificial diets containing CsChi19 protein induced stronger expression of CsMPK3, more JA burst, more accumulation of defense-related secondary metabolites, and more emission of volatiles than the regurgitant derived from E. grisescens fed only with artificial diets. Our results provide first evidence that CsChi19 is involved in mediating a novel defense mechanism of tea plant through altering the composition of the regurgitant. This article is protected by copyright. All rights reserved.

中文翻译：

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以茶 GH19 几丁质酶为食可增强 Ectropis grisescens 反流物诱导的茶防御反应

几丁质酶的多种同工型参与植物防御外部入侵者。然而，水解酶家族 19 (GH19) 几丁质酶在害虫防治方面的功能在很大程度上仍然未知。在这里，我们报告了基因 CsChi19 的分离和功能分析，该基因编码来自茶树 (Camellia sinensis) 的 332 个氨基酸残基的 GH19 内切壳多糖酶蛋白。CsChi19 表达水平因机械损伤、两种重要害虫的侵染而上调：茶土飞虱 Ectropis grisescens 和茶绿叶蝉 Empoasca (Matsumurasca) onukii，一种真菌病原体 Colletotrichum fructicola，以及用两种植物激素处理：茉莉酸 (JA)和水杨酸。CsChi19在大肠杆菌中异源表达，进一步阐明了其催化功能。该蛋白能水解胶体几丁质，其活性的最适温度和pH为40℃，pH 5.0。CsChi19 被发现对含有这种蛋白质的人工饲料喂养的茶害虫有毒。有趣的是，与仅饲喂含有 CsChi19 蛋白的人工饲料相比，来自 E. grisescens 的反流物诱导了更强的 CsMPK3 表达、更多的 JA 爆发、更多与防御相关的次级代谢物的积累以及更多的挥发物排放。与人工饮食。我们的研究结果提供了第一个证据，表明 CsChi19 通过改变反流物的成分来介导茶树的新型防御机制。本文受版权保护。版权所有。其活性的最适温度和pH为40℃，pH 5.0。CsChi19 被发现对含有这种蛋白质的人工饲料喂养的茶害虫有毒。有趣的是，与仅饲喂含有 CsChi19 蛋白的人工饲料相比，来自 E. grisescens 的反流物诱导了更强的 CsMPK3 表达、更多的 JA 爆发、更多与防御相关的次级代谢物的积累以及更多的挥发物排放。与人工饮食。我们的研究结果提供了第一个证据，表明 CsChi19 通过改变反流物的成分来介导茶树的新型防御机制。本文受版权保护。版权所有。其活性的最适温度和pH为40℃，pH 5.0。CsChi19 被发现对含有这种蛋白质的人工饲料喂养的茶害虫有毒。有趣的是，与仅喂食含有 CsChi19 蛋白的人工饲料相比，来自 E. grisescens 的反流物诱导了更强的 CsMPK3 表达、更多的 JA 爆发、更多与防御相关的次级代谢物的积累以及更多的挥发物排放。与人工饮食。我们的研究结果提供了第一个证据，表明 CsChi19 通过改变反流物的成分来介导茶树的新型防御机制。本文受版权保护。版权所有。有趣的是，与仅饲喂含有 CsChi19 蛋白的人工饲料相比，来自 E. grisescens 的反流物诱导了更强的 CsMPK3 表达、更多的 JA 爆发、更多与防御相关的次级代谢物的积累以及更多的挥发物排放。与人工饮食。我们的研究结果提供了第一个证据，表明 CsChi19 通过改变反流物的成分来介导茶树的新型防御机制。本文受版权保护。版权所有。有趣的是，与仅饲喂含有 CsChi19 蛋白的人工饲料相比，来自 E. grisescens 的反流物诱导了更强的 CsMPK3 表达、更多的 JA 爆发、更多与防御相关的次级代谢物的积累以及更多的挥发物排放。与人工饮食。我们的研究结果提供了第一个证据，表明 CsChi19 通过改变反流物的成分来介导茶树的新型防御机制。本文受版权保护。版权所有。grisescens 只用人工饲料喂养。我们的研究结果提供了第一个证据，表明 CsChi19 通过改变反流物的成分来介导茶树的新型防御机制。本文受版权保护。版权所有。grisescens 只用人工饲料喂养。我们的研究结果提供了第一个证据，表明 CsChi19 通过改变反流物的成分来介导茶树的新型防御机制。本文受版权保护。版权所有。