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Convergent Rewiring of the Virulence Regulatory Network Promotes Adaptation of Ralstonia solanacearum on Resistant Tomato

Authors :
Gopalan-Nair, Rekha
Jardinaud, Marie-Françoise
Legrand, Ludovic
Landry, David
Barlet, Xavier
Lopez-Roques, Céline
Vandecasteele, Céline
Bouchez, Olivier
Genin, Stéphane
Guidot, Alice
Laboratoire des Interactions Plantes Microbes Environnement (LIPME)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Génome et Transcriptome - Plateforme Génomique ( GeT-PlaGe)
Plateforme Génome & Transcriptome (GET)
Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
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)-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)-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)
French Research Federation 'FR AIB' (Agrobiosciences Interactions and Biodiversity)
GET-PACBIO program (Programme Operationnel FEDER-FSE MIDI-PYRENEES ET GARONNE 2014-2020)
ANR-11-IDEX-0002,UNITI,Université Fédérale de Toulouse(2011)
ANR-17-CE20-0005,EPI-PATH,Rôle des modifications épigénétiques chez un pathogène de plante au cours de l'adaptation à l'hôte et des changements d'hôte(2017)
ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010)
SEGUIN, Nathalie
Initiative d'excellence - Université Fédérale de Toulouse - - UNITI2011 - ANR-11-IDEX-0002 - IDEX - VALID
Rôle des modifications épigénétiques chez un pathogène de plante au cours de l'adaptation à l'hôte et des changements d'hôte - - EPI-PATH2017 - ANR-17-CE20-0005 - AAPG2017 - VALID
Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique - - France-Génomique2010 - ANR-10-INBS-0009 - INBS - VALID
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-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)
Source :
Molecular Biology and Evolution, Molecular Biology and Evolution, 2021, 38 (5), pp.1792-1808. ⟨10.1093/molbev/msaa320⟩, Molecular Biology and Evolution, Oxford University Press (OUP), 2021, 38 (5), pp.1792-1808. ⟨10.1093/molbev/msaa320⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

International audience; Abstract The evolutionary and adaptive potential of a pathogen is a key determinant for successful host colonization and proliferation but remains poorly known for most of the pathogens. Here, we used experimental evolution combined with phenotyping, genomics, and transcriptomics to estimate the adaptive potential of the bacterial plant pathogen Ralstonia solanacearum to overcome the quantitative resistance of the tomato cultivar Hawaii 7996. After serial passaging over 300 generations, we observed pathogen adaptation to within-plant environment of the resistant cultivar but no plant resistance breakdown. Genomic sequence analysis of the adapted clones revealed few genetic alterations, but we provide evidence that all but one were gain of function mutations. Transcriptomic analyses revealed that even if different adaptive events occurred in independently evolved clones, there is convergence toward a global rewiring of the virulence regulatory network as evidenced by largely overlapping gene expression profiles. A subset of four transcription regulators, including HrpB, the activator of the type 3 secretion system regulon and EfpR, a global regulator of virulence and metabolic functions, emerged as key nodes of this regulatory network that are frequently targeted to redirect the pathogen’s physiology and improve its fitness in adverse conditions. Significant transcriptomic variations were also detected in evolved clones showing no genomic polymorphism, suggesting that epigenetic modifications regulate expression of some of the virulence network components and play a major role in adaptation as well.

Details

Language :
English
ISSN :
07374038 and 15371719
Database :
OpenAIRE
Journal :
Molecular Biology and Evolution, Molecular Biology and Evolution, 2021, 38 (5), pp.1792-1808. ⟨10.1093/molbev/msaa320⟩, Molecular Biology and Evolution, Oxford University Press (OUP), 2021, 38 (5), pp.1792-1808. ⟨10.1093/molbev/msaa320⟩
Accession number :
edsair.pmid.dedup....a2d287d646adb392c6c4a17f2f483a86
Full Text :
https://doi.org/10.1093/molbev/msaa320⟩