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Medicago-Sinorhizobium-Ralstonia Co-infection Reveals Legume Nodules as Pathogen Confined Infection Sites Developing Weak Defenses

Authors :
Pascal Ratet
Fabienne Vailleau
Fathi Berrabah
Jeoffrey George
Benjamin Gourion
Marine Milhes
Claire Benezech
Gaofei Jiang
Marie-Françoise Jardinaud
Alexandre Le Scornet
Laboratoire des interactions plantes micro-organismes (LIPM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Institut des Sciences des Plantes de Paris-Saclay (IPS2 (UMR_9213 / UMR_1403))
Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Génome et Transcriptome - Plateforme Génomique
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
French National Research Agency (ANR)
Labex TULIP : ANR-10-LABX-41, ANR-11-IDEX-000202, ANR-17-CE20-0013, ANR-10-LABX-0040-SPS, ANR-11-IDEX-000302
Labex SPS : ANR-10-LABX-41, ANR-11-IDEX-000202, ANR-17-CE20-0013, ANR-10-LABX-0040-SPS, ANR-11-IDEX-000302
Departement Sante des Plantes et Environnement of the INRA
Laboratoire des Interactions Plantes Microbes Environnement (LIPME)
Génome et Transcriptome - Plateforme Génomique ( GeT-PlaGe)
Plateforme Génome & Transcriptome (GET)
Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
ANR-11-IDEX-0002,UNITI,Université Fédérale de Toulouse(2011)
ANR-17-CE20-0013,TrolesInfidels,Compromis dans les symbioses rhizobium-légumineuse, influence de l'immunité et des défenses sur la symbiose et vice versa(2017)
ANR-10-LABX-0041,TULIP,Towards a Unified theory of biotic Interactions: the roLe of environmental(2010)
Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPC)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Source :
Current Biology-CB, Current Biology-CB, Elsevier, 2020, 30 (2), pp.351-358. ⟨10.1016/j.cub.2019.11.066⟩, Current Biology-CB, 2020, 30 (2), pp.351-358. ⟨10.1016/j.cub.2019.11.066⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

Summary Legumes have the capacity to develop root nodules hosting nitrogen-fixing bacteria, called rhizobia. For the plant, the benefit of the symbiosis is important in nitrogen-deprived conditions, but it requires hosting and feeding massive numbers of rhizobia. Recent studies suggest that innate immunity is reduced or suppressed within nodules [ 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 ]; this likely maintains viable rhizobial populations. To evaluate the potential consequences and risks associated with an altered immuni`ty in the symbiotic organ, we developed a tripartite system with the model legume Medicago truncatula [ 11 , 12 ], its nodulating symbiont of the genus Sinorhizobium (syn. Ensifer) [ 13 , 14 ], and the pathogenic soil-borne bacterium Ralstonia solanacearum [ 15 , 16 , 17 , 18 ]. We show that nodules are frequent infection sites where pathogen multiplication is comparable to that in the root tips and independent of nodule ability to fix nitrogen. Transcriptomic analyses indicate that, despite the presence of the hosted rhizobia, nodules are able to develop weak defense reactions against pathogenic R. solanacearum. Nodule defense response displays specificity compared to that activated in roots. In agreement with nodule innate immunity, optimal R. solanacearum growth requires pathogen virulence factors. Finally, our data indicate that the high susceptibility of nodules is counterbalanced by the existence of a diffusion barrier preventing pathogen spreading from nodules to the rest of the plant.

Details

Language :
English
ISSN :
09609822 and 18790445
Database :
OpenAIRE
Journal :
Current Biology-CB, Current Biology-CB, Elsevier, 2020, 30 (2), pp.351-358. ⟨10.1016/j.cub.2019.11.066⟩, Current Biology-CB, 2020, 30 (2), pp.351-358. ⟨10.1016/j.cub.2019.11.066⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....64241442ac443e04c837bf1a208b2f09
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.11.066⟩