A heterologous expression system for bovine lens transmembrane main intrinsic protein (MIP) in Nicotiana tabacum plants

We have developed a heterologous expression system for transmembrane lens main intrinsic protein (MIP) in Nicotiana tabacum plant tissue. A native bovine MIP26 amplicon was subcloned into an expression cassette under the control of a constitutive Cauliflower Mosaic Virus promoter, also containing a neomycin phosphotransferase operon. This cassette was transformed into Agrobacterium tumefaciens by triparental mating and used to infect plant tissue grown in culture. Recombinant plants were selected by their ability to grow and root on kanamycin-containing media. The presence of MIP in the plant tissues was confirmed by PCR, RT-PCR and immunohistochemistry. A number of benefits of this system for the study of MIP will be discussed, and also its application as a tool for the study of heterologously expressed proteins in general.

Expressão de uma quitinase de Metarhizium anisopliae em Nicotiana tabacum : obtenção de plantas transgênicas resistentes a doenças fúngicas

A resistência a doenças em plantas transgênicas tem sido obtida por meio da expressão de genes isolados de bactérias, fungos micoparasitas e plantas. Neste trabalho, relatamos a utilização de um gene do fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae como modo de gerar resistência a doenças fúngicas em plantas. O gene chit1 codifica a quitinase CHIT42 (EC 3.2.1.14), pertencente a uma classe de glicosil-hidrolases capazes de converter quitina em oligômeros de N-acetil-glicosamina (NAcGlc). Quando presentes em tecidos vegetais, supõese que as quitinases ataquem especificamente a parede celular de fungos invasores, provocando danos às hifas e causando a morte por lise das células fúngicas. Deste modo, dois diferentes grupos de plantas transgênicas de Nicotiana tabacum foram produzidos: no primeiro deles, denominado chitplus, os indivíduos possuem o gene chit1 sob o controle do promotor CaMV 35S. O segundo grupo, demoninado chitless, consiste de plantas transformadas com um T-DNA não contendo o gene do fungo. Trinta e quatro plantas transgênicas resistentes à canamicina (17 de cada grupo) foram regeneradas a partir de discos de folhas infectados por Agrobacterium tumefaciens. A produção da quitinase em extratos protéicos de folhas foi analisada por zimogramas em SDS-PAGE contendo glicol-quitina e corados por calcoflúor branco, na forma de um screening dos transgênicos primários. As plantas transgênicas foram testadas, ainda, por meio de ensaios colorimétricos empregando oligômeros sintéticos de NAcGlc como substratos específicos, além de immunoblot e Western blot com soro anti-quitinase. A quantidade de enzima recombinante nas plantas chitplus variou desde nenhuma atividade detectável a elevados níveis de expressão da enzima. A hibridização de Southern blot demonstrou que o número de cópias do gene chit1 integradas no genoma vegetal foi estimado entre uma e quatro. A primeira geração de plantas transgênicas geradas por autofecundação de parentais portadores de duas cópias do transgene foi testada com relação à estabilidade da herança do transgene e em 43 de um total de 67 descendentes, originados de quatro cruzamentos independentes, o padrão de segregação não diferiu das proporções Mendelianas esperadas. Ensaios de resistência, desafiando as plantas transgênicas com o basidiomiceto Rhizoctonia solani foram realizados e uma evidente diminuição da área foliar contendo lesões fúngicas foi observada entre as linhagens transgênicas, embora variações na atividade quitinolítica tenham influenciado o nível de resistência. Nossos resultados sugerem uma relação direta entre a atividade específica de quitinase e ao aumento nos níveis de resistência às lesões causadas pela infecção por R. solani.

Os gêneros Nicotiana L., Bouchetia Dunal e Nierembergia Ruiz & Pav.(Solanaceae) no Rio Grande do Sul, Brasil

Os gêneros Nicotiana L., Bouchetia Dunal e Nierembergia Ruiz & Pav. da tribo Nicotianeae G.Don (Solanaceae), presentes no estado do Rio Grande do Sul, apresentam diversas características em comum, como o hábito predominantemente herbáceo, fruto seco, capsular, com numerosas sementes. Estes gêneros distinguem-se basicamente por Nicotiana apresentar prefloração geralmente contorcido-conduplicada ou conduplicada, corola infundibuliforme, tubular ou hipocrateriforme, anteras dorsifixas e um disco nectarífero presente, enquanto que Bouchetia e Nierembergia apresentam prefloração imbricadoconduplicada ou imbricada e anteras ventrifixas. Em Bouchetia a corola é campanulado-infundibuliforme e um disco nectarífero está presente, enquanto que em Nierembergia a corola é hipocrateriforme e o disco nectarífero está ausente. O gênero Nicotiana, da subtribo Nicotianineae, está representado no Estado por seis espécies nativas: N. alata Link & Otto, N. bonariensis Lehm., N. forgetiana Hemsl., N. langsdorffii Weinm., N. longiflora Cav. e N. mutabilis Stehmann & Semir. Duas outras espécies, provavelmente originárias da Argentina, são também encontradas no Estado: N. glauca Graham, que ocorre de forma ruderal ou cultivada e N. tabacum L., também cultivada, de importância econômica por ser fonte de matéria prima para a indústria do fumo. A única espécie do gênero Bouchetia, presente no Estado, é Bouchetia anomala (Miers) Britton & Rusby, endêmica da região sul do Brasil, Uruguai, Paraguai e nordeste da Argentina. Pertence à subtribo Nierembergiinae Hunz., junto com Nierembergia, com quem apresenta maior afinidade. Nierembergia está representado no Rio Grande do Sul por cinco espécies nativas: N. linariifolia Graham, N. micrantha Cabrera, N. pinifolia Miers, N. riograndensis Hunz. & A.A.Cocucci e N. scoparia Sendtn. Chaves analíticas para identificação dos gêneros da tribo Nicotianeae G.Don e para os da subtribo Nierembergiinae, assim como para as espécies de Nicotiana, Bouchetia e Nierembergia, são apresentadas. Descrições para os três gêneros e suas espécies, ilustrações, mapas de distribuição geográfica no Estado, considerações quanto ao hábitat, observações sobre a fenologia, variabilidade morfológica e outros comentários também são referidos.

Hipersensibilidade e necrose sistêmica em Nicotiana benthamiana transformada com o gene de resistência Sw-5 de tomateiro

O gene Sw-5 do tomateiro confere resistência a várias espécies de tospovírus e codifica uma proteína contendo domínios de ligação a nucleotídeos e repetições ricas em leucina. Tomateiros com Sw-5 exibem reações necróticas nas folhas inoculadas com tospovírus. Estas reações e a estrutura da proteína Sw-5 indicam que a resistência ocorre por meio do reconhecimento do patógeno e desencadeamento da resposta de hipersensibilidade. A capacidade de Sw-5 de conferir resistência a tospovírus em tabaco selvagem (Nicotiana benthamiana Domin.) foi avaliada em plantas transgênicas. Uma construção com a seqüência aberta de leitura de Sw-5 e sua região 3 não-traduzida sob controle do promotor 35S do CaMV foi utilizada para transformação de N. benthamiana via Agrobacterium tumefaciens. Plantas de progênies R1 foram inoculadas com um isolado de tospovírus e avaliadas quanto à ocorrência de reação de hipersensibilidade e resistência à infecção sistêmica. em uma progênie com segregação 3:1 (resistente:suscetível), foi selecionada uma planta homozigota e sua progênie avaliada quanto ao espectro da resistência a tospovírus. Plantas com o transgene exibiram resposta de hipersensibilidade 48 h após a inoculação, sendo resistentes à infecção sistêmica. O fenótipo da resistência foi dependente do isolado viral e um isolado de Tomato chlorotic spot virus (TCSV) causou necrose sistêmica em todas as plantas inoculadas, enquanto que isolados de Groundnut ringspot virus (GRSV) e um isolado relacionado a Chrysanthemum stem necrosis virus (CSNV) ficaram restritos ao sítio de infecção. Comparações do espectro da resistência obtido neste trabalho com aquele observado em outros membros da família Solanaceae indicam que as vias de transdução de sinais e as respostas de defesa ativadas por Sw-5 são conservadas dentro desta família e polimorfismos genéticos nas vias de transdução de sinais ou em componentes das respostas de defesa podem resultar em diferentes níveis de resistência.

Analysis of the Nicotiana tabacum Stigma/Style Transcriptome Reveals Gene Expression Differences between Wet and Dry Stigma Species

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Nicotiana tabacum as an experimental host for the study of plant-Xylella fastidiosa interactions

Xylella fastidiosa causes citrus variegated chlorosis (CVC). Information generated from the X. fastidiosa genome project is being used to study the underlying mechanisms responsible for pathogenicity. However, the lack of an experimental host other than citrus to study plant-X. fastidiosa interaction has been an obstacle to accelerated progress in this area. We present here results of three experiments that demonstrated that tobacco could be an important experimental host for X. fastidiosa. All tobacco plants inoculated with a citrus strain of X. fastidiosa expressed unequivocal symptoms, consisting of orange leaf lesions, approximately 2 months after injection of the pathogen. CVC symptoms were observed in citrus 3 to 6 months after inoculation. The pathogen was readily detected in symptomatic tobacco plants by polymerase chain reaction (PCR) and phase contrast microscopy. In addition, X. fastidiosa was reisolated on agar plates in 4 of 10 plants. Scanning electron microscopy analysis of cross sections of stems and petioles revealed the presence of rod shaped bacteria restricted to the xylem of inoculated plants. The cell size was within the limit typical of X. fastidiosa.

Overexpression of mitochondrial uncoupling protein 1 (UCP1) induces a hypoxic response in Nicotiana tabacum leaves

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Relationship between ozone, meteorological conditions, gas exchange and leaf injury in Nicotiana tabacum Bel-W3 in a sub-tropical region

The city of Sao Paulo is located in a subtropical region whose climate exhibits few defined seasons as well as frequent oscillations in temperature and rainfall throughout the year. In addition to interfering with physiological processes, these peculiar climatic dynamics influence the formation of O-3 and its influx into leaves, causing species used as bioindicators in temperate climates to be ineffective here. This study evaluated gas exchange variations in CO2 and H2O and leaf injuries induced by O-3 in Nicotiana tabacum Bel-W3 in relation to oscillations in environmental conditions. Plants were exposed to an O-3-polluted environment for fifteen periods of fourteen days each throughout 2008. Gas exchange and O-3 were higher during the summer and winter but were highly variable in all seasons. Severe injuries occurred during the winter and spring, with significant variation in this parameter being observed throughout the year. An analysis of biotic and abiotic variables revealed complex relationships among them, with great importance of meteorological factors in plant responses. We conclude that under unstable climatic conditions, the relationship between O-3 flux and injury is weak, and the qualitative character of biomonitoring is further confirmed. (c) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Piriformospora indica and Sebacina vermifera increase growth performance at the expense of herbivore resistance in Nicotiana attenuata

A Sebacinales species was recovered from a clone library made from a pooled rhizosphere sample of Nicotiana attenuata plants from 14 native populations. Axenic cultures of the related species, Piriformospora indica and Sebacina vermifera, were used to examine their effects on plant performance. Inoculation of N. attenuata seeds with either fungus species stimulated seed germination and increased growth and stalk elongation. S. vermifera inoculated plants flowered earlier, produced more flowers and matured more seed capsules than did non-inoculated plants. Jasmonate treatment during rosette-stage growth, which slows growth and elicits herbivore resistance traits, erased differences in vegetative, but not reproductive performance resulting from S. vermifera inoculation. Total nitrogen and phosphorous contents did not differ between inoculated and control plants, suggesting that the performance benefits of fungal inoculation did not result from improvements in nutritional status. Since the expression of trypsin proteinase inhibitors (TPI), defensive proteins which confer resistance to attack from Manduca sexta larvae, incur significant growth and fitness costs for the plant, we examined the effect of S. vermifera inoculation on herbivore resistance and TPI activity. After 10 days of feeding on S. vermifera-inoculated plants, larval mass was 46% higher and TPI activity was 48% lower than that on non-inoculated plants. These results suggest that Sebacina spp. may interfere with defense signaling and allow plants to increase growth rates at the expense of herbivore resistance mediated by TPIs.

A Nicotiana attenuata cell wall invertase inhibitor (NaCWII) reduces growth and increases secondary metabolite biosynthesis in herbivore-attacked plants

Plant invertases are sucrolytic enzymes that are essential for the regulation of carbohydrate metabolism and source–sink relationships. While their activity has been well documented during abiotic and biotic stresses, the role of proteinaceous invertase inhibitors in regulating these changes is unknown. Here, we identify a putative Nicotiana attenuata cell wall invertase inhibitor (NaCWII) which is strongly up-regulated in a jasmonate (JA)-dependent manner following simulated attack by the specialist herbivore Manduca sexta. To understand the role of NaCWII in planta, we silenced its expression by RNA interference and measured changes in primary and secondary metabolism and plant growth following simulated herbivory. NaCWII-silenced plants displayed a stronger depletion of carbohydrates and a reduced capacity to increase secondary metabolite pools relative to their empty vector control counterparts. This coincided with the attenuation of herbivore-induced CWI inhibition and growth suppression characteristic of wild-type plants. Together our findings suggest that NaCWII may act as a regulatory switch located downstream of JA accumulation which fine-tunes the plant's balance between growth and defense metabolism under herbivore attack. Although carbohydrates are not typically viewed as key factors in plant growth and defense, our study shows that interfering with their catabolism strongly influences plant responses to herbivory.

Nicotiana wigandioídes C. Koch : Eine Blattpflanze für das freie Land

anonym

Nicotiana colossea fol. variegata, ihre Kultur und Verwendung

Von A. Barfuss

Blütenknospen : Aristolochia elegans - Stanhopea graveolens - Aristolochia tricandata - Bulbophyllum lobbii - Aristolochia tricandata - Nicotiana affinis

AR