Πρότυπα αποικισμού ψυχανθών από τον ενδοφυτικό μύκητα Fusarium solani στέλεχος Κ: μοριακή σηματοδότηση και υπο-κυτταρικές αποκρίσεις στα πρώιμα στάδια της αλληλεπίδρασης

Legumes interact with a plethora of microbes in their root system ranging from beneficial symbionts to pathogens. Symbiont recognition initiates at the pre-contact level, with typical symbiotic rhizobial Nod- and the putative glomeromycetes Myc-Factors (LCOs, and mix of COs/LCOs, respectively) identified via LysM-receptor like kinases at the plant cell Plasma Membrane (PM). This triggers a so-called common symbiotic signaling pathway (CSSP), including the induction of nuclear calcium spiking in legume root epidermis. At the post-contact level, legumes colonization by symbionts is well described, with similarities to infestation by pathogenic fungi. On the other hand, plant cellular responses to endophytic fungi are relatively underreported. The aim of the present work, was to investigate the early stages of interaction of an endophytic fungal isolate, Fusarium solani strain K (FsK), with the model legume Lotus japonicus, at the molecular and at the cellular level. Commonalities arose with symbiont recognition at the molecular level, as FsK induced the expression of LysM receptors for chitin-based molecules, CSSP members and CSSP-dependent genes in L. japonicus. Activation of defense genes also occurred. In addition, FsK exudates, comprising heat labile, and/or chitinase sensitive molecules, induced nuclear calcium spiking at the epidermis of M. truncatula Root Organ Cultures (ROCs) harboring cameleon reporters, and this response was proven to be CSSP-dependent. This response was, furthermore, recorded in response to other fungal exudates, derived from mutualistic or pathogenic fungi. Results were complemented by mutant analysis: FsK intraradical progression was stimulated in LysM mutants examined, whereas in CSSP mutants it was dependent on genes acting downstream the Ca2+ spiking response (LjCCaMK, LjCYCLOPS). It was therefore shown through this work that the CSSP is a more common pathway than previously envisaged. To study the interaction at the cellular level, either L. japonicus whole plants or M. truncatula ROCs (labelled for specific cellular compartments, thus allowing a more detailed investigation), were employed. Optical, confocal, and TEM microscopy revealed a polarized reorganization of the legume root cell: endoplasmic reticulum and cytoplasm accumulation and nuclear placement at contact sites, occasional development of papillae underneath hyphopodia and membranous material rearrangements towards penetrating hyphae. Cell death was recorded during colonization process, and fungal hyphae were observed within the vascular bundle of the plant. FsK proceeds in the aerial part of the plant, where it grows epiphytically and endophytically. Differentiated round structures, of unknown function, were also recorded in the stem in epidermal/upper cortical cells. It was therefore pointed through this work that the establishment of FsK within legume tissues requires fungal growth adaptations and plant cell-autonomous responses, known to occur during both symbiotic and pathogenic plant-fungal interactions. Unique responses were also observed, worth of additional investigation. To further gain insight on FsK-Lotus interaction, the lifecycle of inoculated plants was followed, and no apparent phenotypic defects or growth promotion traits were recorded in comparison to controls, under the normal conditions examined. Furthermore, the ability of the endophyte to complete its lifecycle in association with its host was examined by measuring conidiation events in the substrate. Propagule formation recorded was independent of the plant, at least up to the last time point examined. Results at the molecular level, were furthermore complemented with transcriptome profiling of FsK-inoculated L. japonicus plants, at early stages of the interaction. A large repertoire of the legume host transcripts is differentially expressed: genes coding for proteins involved in membrane transport, hormonal regulation, lipid metabolism, cell modifications, defense are activated, indicating the molecular and cellular alterations necessary for recognition and accommodation of another eukaryotic organism within the plant cell.Ένα μεγάλο εύρος μικροοργανισμών αλληλεπιδρούν με το ριζικό σύστημα των φυτών της οικογένειας των ψυχανθών, συνάπτοντας με αυτά από αμοιβαία επωφελείς έως και παρασιτικές σχέσεις. Τα ψυχανθή αντιλαμβάνονται τους συμβιωτικούς μικροοργανισμούς (ριζόβια, δενδρόμορφοι μυκορριζικοί μύκητες) προτού να έλθουν σε επαφή με αυτούς, μέσω αναγνώρισης της έκκρισης των μικροβιακών παραγόντων Nod, και των μέχρι σήμερα μη αναγνωρισμένων/ μη χαρακτηρισμένων παραγόντων Myc (λιποχιτοολιγοσακχαρίτες, και μίγμα χιτοολιγοσακχαριτών/λιποχιτοoλιγοσακχαριτών, αντίστοιχα). Η αναγνώριση πραγματοποιείται στην πλασματική μεμβράνη των ριζικών κυττάρων μέσω των υποδοχέων LysM που φέρουν δραστικότητα κινάσης. Ακολούθως ενεργοποιείται ένα μονοπάτι σηματοδότησης, γνωστό ως Common Symbiotic Signaling Pathway (CSSP), το οποίο μεταξύ άλλων περιλαμβάνει την επαγωγή ενδοπυρηνικών ταλαντώσεων ασβεστίου στην επιδερμίδα της ρίζας. Ο αποικισμός της ρίζας των ψυχανθών από επωφελείς συμβιώτες είναι καλά μελετημένος, και είναι γνωστό πως παρουσιάζει μια σειρά από ομοιότητες με τα πρότυπα αποικισμού της ρίζας από παθογόνους μικροοργανισμούς. Εντούτοις, ο αποικισμός από ενδοφυτικούς μύκητες, καθώς και οι υποκυττάριες αλλαγές που αυτός περιλαμβάνει, χρήζουν περαιτέρω μελέτης. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη των πρώιμων σταδίων της αλληλεπίδρασης ενός ενδοφυτικού μυκητιακού στελέχους, του Fusarium solani στέλεχος Κ (FsK), με το φυτό μοντέλο Lotus japonicus, τόσο σε μοριακό όσο και σε κυτταρικό επίπεδο. Όσον αφορά στους μοριακούς μηχανισμούς αναγνώρισης του ενδόφυτου από το φυτό, παρατηρήθηκαν ομοιότητες με τους καλά μελετημένους μηχανισμούς αναγνώρισης των συμβιωτικών μικροοργανισμών από τα ψυχανθή. Πιο συγκεκριμένα, ο FsK επήγαγε την έκφραση των LysM υποδοχέων που αναγνωρίζουν μόρια με σκελετό χιτίνης, καθώς και την έκφραση γονιδίων που ανήκουν στο CSSP, και γονιδίων που εξαρτώνται από- και δρουν κατάντη του CSSP. Επιπλέον, ο μύκητας επήγαγε την έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με την άμυνα του φυτού. Προχωρώντας ένα βήμα παραπέρα, αποδείχθηκε πως εξωκυτταρικές ενώσεις του FsK, οι οποίες αποτελούνται τόσο από θερμοευαίσθητα όσο και από μόρια επιρρεπή στη δράση χιτινασών, φέρουν την ικανότητα επαγωγής ταλαντώσεων ασβεστίου εντός του πυρήνα των επιδερμικών κυττάρων ριζικών οργάνων M. truncatula, σημασμένων με το μοριακό δείκτη cameleon. Για την επαγωγή τέτοιων ταλαντώσεων ασβεστίου, είναι γνωστό ότι ένα λειτουργικό μονοπάτι σηματοδότησης CSSP είναι απαραίτητο. Η απόκριση αυτή των επιδερμικών κυττάρων παρατηρείται όχι μόνο έπειτα από διέγερση αυτών με εξωκυτταρικές ενώσεις του FsK, αλλά και έπειτα από διέγερση με μια σειρά άλλων εκκριμάτων, προερχόμενα από μύκητες που συνάπτουν είτε σχέσεις αμοιβαιότητας είτε σχέσεις παθογένειας. Η ανάλυση μιας σειράς μεταλλαγμένων φυτών L. japonicus οδήγησε στη συμπλήρωση των παραπάνω αποτελεσμάτων. Πιο συγκεκριμένα, καταγράφηκε προχωρημένος ενδορριζικός αποικισμός από τον FsK σε μεταλλάγματα γονιδίων που κωδικοποιούν για ορισμένους υποδοχείς LysM, ενώ περιορισμένος αποικισμός σημειώθηκε σε μεταλλάγματα γονιδίων που δρουν κατάντη των ενδοπυρηνικών ταλαντώσεων ασβεστίου (LjCCaMK, LjCYCLOPS). Είναι εμφανές, λοιπόν, με βάση τα παραπάνω αποτελέσματα, πως μέσω του μονοπατιού σηματοδότησης CSSP αναγνωρίζονται από το φυτό και άλλοι μικροοργανισμοί πλην των συμβιωτικών ριζοβίων και δενδρόμορφων μυκορριζικών μυκήτων. Προκειμένου να μελετηθεί η αλληλεπίδραση φυτού-μύκητα εντός του φυτικού κυττάρου, χρησιμοποιήθηκαν είτε ολόκληρα φυτά L. japonicus είτε καλλιέργειες ριζικών οργάνων M. truncatula που είναι σημασμένα για συγκεκριμένα οργανίδια, επιτρέποντας έτσι λεπτομερείς παρατηρήσεις σε υποκυτταρικό επίπεδο. Μια πολωμένη αναδιοργάνωση του κυττάρου της ρίζας καταγράφηκε με τη χρήση οπτικού, συνεστιακού, ηλεκτρονικού μικροσκοπίου διέλευσης. Παρατηρήθηκε συσσώρευση ενδοπλασματικού δικτύου και κυτοπλάσματος, πυρηνική μετατόπιση στα σημεία επαφής του μύκητα στο κύτταρο, εκάστοτε ανάπτυξη θηλής (προεκβολής) στο εσωτερικό τμήμα του φυτικού κυττάρου, ακριβώς κάτω από το σημείο επαφής με υφοπόδια, καθώς και μετακινήσεις μεμβρανικών υλικών προς το σημείο διάτρησης του κυττάρου από τις διερχόμενες υφές. Επίσης σημειώθηκαν φαινόμενα κυτταρικού θανάτου στο φυτό-ξενιστή, ενώ υφές παρατηρήθηκαν και εντός του αγωγού συστήματος της ρίζας. Ο FsK μετακινήθηκε προς το υπέργειο τμήμα του φυτού, στο οποίο μάλιστα αναπτύχθηκε τόσο επιφυτικά όσο και ενδοφυτικά. Σε τομές του βλαστού πλησίον της βάσης της ρίζας, εντός επιδερμικών / κυττάρων του άνω φλοιού, καταγράφηκαν διαφοροποιημένες δομές στρόγγυλου σχήματος μυκητιακής προέλευσης. Συμπερασματικά, η εγκαθίδρυση του FsK στους ιστούς των ψυχανθών, απαιτεί μια σειρά αλλαγών που αφορούν προσαρμογές στην ανάπτυξη του μύκητα αλλά και αυτόνομες αποκρίσεις των φυτικών κυττάρων. Οι περισσότερες από αυτές τις αλλαγές έχουν περιγραφεί τόσο για συμβιωτικές όσο και για σχέσεις παθογένειας μεταξύ φυτών και μικροοργανισμών. Διακριτές αλλαγές, όμως, επίσης λαμβάνουν χώρα και είναι άξιες περαιτέρω διερεύνησης. Μελετήθηκε επίσης ο κύκλος ζωής των εμβολιασμένων με μύκητα φυτών, προκειμένου να αποκτηθεί μια πληρέστερη εικόνα της σχέσης FsK-Lotus. Διαφαίνεται πως η ανάπτυξη του μύκητα εντός του φυτού δεν είναι ούτε επιβαρυντική αλλά ούτε και ευεγερτική, κάτω από φυσιολογικές συνθήκες ανάπτυξης και δίχως εφαρμογή καταπόνησης. Επιπρόσθετα διερευνήθηκε η ικανότητα του ενδόφυτου να ολοκληρώσει τον κύκλο ζωής του σε συνάρτηση με το φυτό-ξενιστή, μέσω παρακολούθησης της ικανότητάς του για κονιδιογένεση στη ριζόσφαιρα. Τουλάχιστον ως και το τελευταίο χρονικό σημείο του πειράματος, η ικανότητα του μύκητα να δημιουργεί νέες μονάδες πολλαπλασιασμού ήταν ανεξάρτητη της παρουσίας του φυτού. Τέλος, όλα τα παραπάνω αποτελέσματα συμπληρώθηκαν με τη μελέτη του μεταγραφικού προφίλ των εμβολιασμένων με FsK φυτών, στα πρώιμα στάδια της αλληλεπίδρασης. Ένας μεγάλος αριθμός μεταγραφημάτων εντοπίστηκε ως διαφορικά εκφραζόμενος, συμπεριλαμβανομένων γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες που εμπλέκονται στη (δια)μεμβρανική μεταφορά, στην ορμονική ρύθμιση, στο μεταβολισμό λιπιδίων, σε κυτταρικές τροποποιήσεις, στην άμυνα· καταδεικνύοντας τις μοριακές και κυτταρικές αλλαγές που απαιτούνται από το φυτό για την αναγνώριση και φιλοξενία ενός άλλου ευκαρυωτικού οργανισμού εντός των κυττάρων του

The role of iron on the molecular mechanisms of H2O2 - induced apoptosis

The ability of iron to exist in various oxidation states (the +2 and +3 valence states are the most important ones) makes it an essential element in many cellular processes associated with basic physiological cell functions. On the other hand, the same high redox potential that enables iron to readily switch between the ferrous and ferric states also makes it potentially toxic. Thus, it is not surprising that nature handles iron with the utmost care and iron homeostasis is carefully regulated by sophisticated mechanisms in order to avoid such injurious interactions. Although iron is usually bound with high affinity to specialized proteins to abrogate the deleterious effects of free iron during oxidative stress, a distinct minor fraction of total cellular iron is thought to be loosely bound to diverse intracellular ligants and serves as a crossroad of cell iron metabolism. This fraction of iron is called redox-active iron and in the presence of H2O2, it catalyzes the generation of the extremely reactive hydroxyl radical (HO.) via the Fenton Reaction. Apart from hydrogen peroxide’s cytotoxic effects, in recent years it has become established that the intracellular redox status play critical roles for the determination of cell “fate” by eliciting a wide variety of cellular responses, such as proliferation, differentiation and apoptosis. Many intracellular signalling pathways involved in ROS induced cellular responses are regulated by the intracellular redox state, which depends on the balance between the levels of oxidizing and reducing equivalents. Although, the role of H2O2 as a messenger in cell signalling is strongly supported by extensive experimental evidence, little information is available regarding the role of iron in such processes. In the present study, we made an efford to investigate if redox-active iron ions play any role in the molecular mechanism of apoptosis-induced by H2O2 and to elucidate the exact chemical reactions that take plays in this process. Among several iron chelators, we selected desferrioxamine (DFO), a membrane-impermeant, strong and rather specific iron chelator, which is taken up by fluid phase endocytosis, thus passing late endosomes before reaching lysosomes and other intracellular compartments. Pre-incubation of cells with DFO resulted in the partial and almost full reduction of the characteristic ladder pattern of oligonucleosomal DNA fragments, as well as in the inhibition of the extrernalization of phosphatidylserine in the outer leaflet of the plasma membrane, indicating the importance of iron ions in the signaling of apoptosis-induced by H2O2. The pathway of the apoptotic procedure was examined step by step, in an effort to indicate the exact point of iron involvement. It was revealed that iron chelation blocked the activation of caspase cascade, the release of cyt-C to the cytosol, the translocation of Bax from cytosol to mitochondria and the phosphorylation of JNK. The observation that iron chelation inhibited the oxidation and sequestration of Trx-1 from the complex of ASK1 (which is the major upstream kinase of JNK activation in the signaling of apoptosis), as well as the oxidation of DUSP1 (which is one of the most well-known tyrosine phosphatases of JNK), revealed that H2O2 requires iron in order to induce such oxidations. Thereafter, the data presented here indicate that iron-mediated oxidations of specific cysteine residues may represent a common mechanism through which H2O2 exerts its second-messenger role in the signal transduction pathway of apoptosis. Whether this is an isolated observation or it represents a generalized phenomenon dictating H2O2-induced oxidations of sulfhydryl groups remains to be explored.Η ιδιότητα των ιόντων σιδήρου να αλλάζουν την οξειδοαναγωγική τους κατάσταση είναι ένα γεγονός που τους προσδίδει από τη μία πλευρά μία προνομιακή θέση στη ζώσα ύλη αλλά από την άλλη τα καθιστά πιθανές πηγές κινδύνου. Για τον λόγο αυτό, η φύση έχει προβλέψει ούτως ώστε το μεγαλύτερο μέρος του ενδοκυττάριου σιδήρου να βρίσκεται στενά συνδεδεμένο σε πρωτεΐνες με τέτοιον τρόπο ώστε να αποφεύγεται η αντίδρασή του με το Η2Ο2. Εντούτοις, ένα μικρό μέρος του σιδήρου θεωρείται ότι ευρίσκεται στα κύτταρα χαλαρά συνδεδεμένο σε διάφορα ενδοκυττάρια μόρια και είναι άμεσα διαθέσιμο στο κύτταρο για την κάλυψη των αναγκών του. Το μέρος αυτό του σιδήρου καλείται ‘‘οξειδοαναγωγικά ενεργός σίδηρος’’ και θεωρείται ικανό να αντιδρά με Η2Ο2 με συνέπεια τη δημιουργία των εξαιρετικά δραστικών ριζών υδροξυλίου (.ΟΗ), οι οποίες δεν προλαβαίνουν να διαχυθούν αλλά αντιδρούν ακαριαία και οξειδώνουν όλα τα κυτταρικά συστατικά. Πέρα όμως από την τοξική δράση που παρουσιάζει το Η2Ο2, τα τελευταία χρόνια έχει γίνει κατανοητό ότι η ενδοκυττάρια οξειδοαναγωγική κατάσταση αποτελεί το βασικό ρυθμιστή της «τύχης» του κυττάρου καθώς αλλαγές στην οξειδοαναγωγική ισορροπία μπορούν να επηρεάσουν βασικές κυτταρικές λειτουργίες. Ωστόσο, αν και ο ρόλος του H2O2 ως δεύτερου διαμεσολαβητή έχει μελετηθεί εκτενώς και είναι κοινώς αποδεκτό ότι παίζει κεντρικό ρόλο στη ρύθμιση πολλών κυτταρικών διεργασιών, από την άλλη πλευρά, ελάχιστες είναι μέχρι στιγμής οι διαθέσιμες αναφορές πάνω στο ρόλο (αν υπάρχει κάποιος), που πιθανώς να διαδραματίζουν τα οξειδοαναγωγικά ενεργά ιόντα σιδήρου στους σηματοδοτικούς μηχανισμούς που εμπλέκεται το Η2Ο2. Στην παρούσα εργασία έγινε μια προσπάθεια να διερευνηθεί αν τα ιόντα σιδήρου εμπλέκονται στη μεταγωγή του σήματος στην απόπτωση που προκαλείται από το Η2Ο2 και να διαλευκανθεί σε ποιο σημείο της αποπτωτικής διαδικασίας αλλά και με ποιον τρόπο τα ιόντα σιδήρου μπορούν να επηρεάσουν αυτή τη διεργασία. Για τη δέσμευση του σιδήρου έγινε χρήση μια ευρέως χρησιμοποιούμενης στην κλινική πράξη σιδηροδεσμευτικής ένωσης, της δεσφεριοξαμίνης, η οποία δε μπορεί να διαπερνά τις κυτταρικές μεμβράνες αλλά προσλαμβάνεται από τα κύτταρα με ενδοκύττωση και μέσω των ενδοσωματίων καταλήγει στα λυσοσωμάτια και πιθανά και σε άλλα ενδοκυττάρια διαμερίσματα. Στα πρώτα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν, παρατηρήθηκε ότι η απομάκρυνση του σιδήρου μέσω προ-επώασης των κυττάρων με δεσφεριοξαμίνη ανέστειλε σε σημαντικό βαθμό τη δημιουργία ενδονουκλεοσωμικών σχάσεων στο DNA των κυττάρων αλλά και την εξωτερίκευση της φωσφατιδιλοσερινης στην εξωτερική πλευρά της κυτταροπλασματικής μεμβράνης υποδηλώνοντας τη σπουδαιότητα των ιόντων σιδήρου στον καταρράκτη της αποπτωτικής διαδικασία

Preliminary Study and Observation of “Kalamata PDO” Extra Virgin Olive Oil, in the Messinia Region, Southwest of Peloponnese (Greece)

While there has been considerable research related to Koroneiki cultivar in different areas in Greece, no systematic work has been carried out on olive oil analysis from one of the most important olive-growing regions in Greece, located southwest of Peloponnese, Messinia. This work is the first systematic attempt to study the profile of Messinian olive oils and evaluate to what extent they comply with the recent EU regulations in order to be classified as “Kalamata Protected Designation of Origin (PDO)”-certified products. Quality indices were measured and detailed analyses of sterols, triterpenic dialcohols, fatty acid composition and wax content were conducted in a total of 71 samples. Messinian olive oils revealed a high-quality profile but, at the same time, results demonstrated major fluctuations from the established EU regulatory limits on their chemical parameters. Results showed low concentrations of total sterols, with 66.7% of the examined samples below the regulated set limits for Kalamata PDO status; high concentrations of campesterol, with a total of 21.7%, exceeding the legal maximum of 4.0%; and a slight tendency of high total erythrodiol content. Fatty acid composition and wax content were within the normal range expected for the extra virgin olive oil (EVOO) category. However, the narrower established PDO limits in specific fatty acids showed some fluctuations in a few cases

Evaluation and Origin Discrimination of Two Monocultivar Extra Virgin Olive Oils, Cultivated in the Coastline Part of North-Western Greece

Extra virgin olive oil (EVOO) quality and authenticity are important and challenging factors nowadays for the assurance of consumers’ protection, prevention of unfair competition, and disruption of the national economy by a false declaration of origin. Hence, the recognition of EVOO authenticity is of great interest in terms of commercial and quality aspects. The objective of this study was to evaluate and discriminate monovarietal extra virgin olive oils of the two dominant olive cultivars, Lianolia Kerkyras and Koroneiki, produced in the coastline part of Western Greece, based on their chemical characteristics, followed by statistical and chemometric analysis in order to profile for the first time the typical characteristics of Lianolia Kerkyras as well as to identify possible markers for authenticity purpose. A total of 104 olive oil samples were collected. Both cultivars had an overall high quality profile as far as their basic qualitative parameters (free fatty acid, peroxide value, and UV spectrometric indices) are concerned. A higher concentration in the mono-unsaturated oleic acid characterize olive oils of cv. Koroneiki compared to cv. Lianolia Kerkyras, while a clearly higher concentration in the poly-unsaturated linoleic acid was observed in olive oils of cv. Lianolia Kerkyras. In addition, olive oil samples of cv. Koroneiki showed a clear lower total sterols concentration with a percentage of 40.9% not surpassing the required EU Regulatory limit of 1000 mg/kg, an observation which strengthens previous published results of our research group and depicts an overall “intrinsic characteristic” of cv. Koroneiki. As far as the profile of the individual sterols is concerned, Lianolia Kerkyras samples exhibited higher mean value for the total sterol content as well as for β-sitosterol, the major phytosterol in olive oils, compared to the relative values of Koroneiki. Significant differences in the sterolic and fatty acid composition of the examined olive oil samples were shown by means of statistical analysis demonstrating a strong botanical effect and depicting that those compositional markers can be suggested as possible authenticity tools

Carbon Assimilation, Isotope Discrimination, Proline and Lipid Peroxidation Contribution to Barley (<i>Hordeum vulgare</i>) Salinity Tolerance

Barley (Hordeum vulgare L.) exhibits great adaptability to salt tolerance in marginal environments because of its great genetic diversity. Differences in main biochemical, physiological, and molecular processes, which could explain the different tolerance to soil salinity of 16 barley varieties, were examined during a two-year field experiment. The study was conducted in a saline soil with an electrical conductivity ranging from 7.3 to 11.5 dS/m. During the experiment, a number of different physiological and biochemical characteristics were evaluated when barley was at the two- to three-nodes growing stage (BBCH code 32–33). The results indicated that there were significant (p 2 and proline concentration were 200% and up to 67% higher than the sensitive varieties, respectively. However, in sensitive varieties, hydrogen peroxide and lipid peroxidation were enhanced, indicating an increased lipid peroxidation. The expression of the genes Hsdr4, HvA1, and HvTX1 did not differ among barley varieties tested. This study suggests that the increased carbon isotopes discrimination, increased proline concentration (play an osmolyte source role), and decreased lipid peroxidation are traits that are associated with barley tolerance to soil salinity. Moreover, our findings that proline improves salt tolerance by up-regulating stress-protective enzymes and reducing oxidation of lipid membranes will encourage our hypothesis that there are specific mechanisms that can be co-related with the salt sensitivity or the tolerance of barley. Therefore, further research is needed to ensure the tolerance mechanisms that exclude NaCl in salt tolerant barley varieties and diminish accumulation of lipid peroxides through adaptive plant responses

Carbon Assimilation, Isotope Discrimination, Proline and Lipid Peroxidation Contribution to Barley (Hordeum vulgare) Salinity Tolerance

Barley (Hordeum vulgare L.) exhibits great adaptability to salt tolerance in marginal environments because of its great genetic diversity. Differences in main biochemical, physiological, and molecular processes, which could explain the different tolerance to soil salinity of 16 barley varieties, were examined during a two-year field experiment. The study was conducted in a saline soil with an electrical conductivity ranging from 7.3 to 11.5 dS/m. During the experiment, a number of different physiological and biochemical characteristics were evaluated when barley was at the two- to three-nodes growing stage (BBCH code 32–33). The results indicated that there were significant (p &lt; 0.001) effects due to varieties for tolerance to salinity. Carbon isotopes discrimination was higher by 11.8% to 16.0% in salt tolerant varieties than that in the sensitive ones. Additionally, in the tolerant varieties, assimilation rates of CO2 and proline concentration were 200% and up to 67% higher than the sensitive varieties, respectively. However, in sensitive varieties, hydrogen peroxide and lipid peroxidation were enhanced, indicating an increased lipid peroxidation. The expression of the genes Hsdr4, HvA1, and HvTX1 did not differ among barley varieties tested. This study suggests that the increased carbon isotopes discrimination, increased proline concentration (play an osmolyte source role), and decreased lipid peroxidation are traits that are associated with barley tolerance to soil salinity. Moreover, our findings that proline improves salt tolerance by up-regulating stress-protective enzymes and reducing oxidation of lipid membranes will encourage our hypothesis that there are specific mechanisms that can be co-related with the salt sensitivity or the tolerance of barley. Therefore, further research is needed to ensure the tolerance mechanisms that exclude NaCl in salt tolerant barley varieties and diminish accumulation of lipid peroxides through adaptive plant responses

Tomato Inoculation With the Endophytic Strain Fusarium solani K Results in Reduced Feeding Damage by the Zoophytophagous Predator Nesidiocoris tenuis

Belowground symbiosis of plants with beneficial microbes is known to confer resistance to aboveground pests such as herbivorous arthropods and pathogens. Similarly, microbe-induced plant responses may also impact natural enemies of pests via the elicitation of plant defense responses and/or alteration of plant quality and growth. Nesidiocoris tenuis is a zoophytophagous predator and an efficient biological control agent of greenhouse pests. Its usefulness in plant protection is often hindered by its ability to damage plants at high predator population densities or when prey is scarce. In this study, we investigated the effect of Fusarium solani strain K (FsK), an endophytic fungal isolate that colonizes tomato root tissues, on the capability of N. tenuis to cause necrotic rings, an easily discernible symptom, on tomato stems and leaves. We found significantly less necrotic rings formed on FsK-inoculated plants for all tomato cultivars tested. FsK has been previously shown to confer ethylene-mediated tomato resistance to both foliar and root fungal pathogens; thus, the ethylene-insensitive Never ripe (Nr) and epinastic (epi) tomato plant mutant lines were included in our study to assess the role of ethylene in the recorded FsK-mediated plant damage reduction. The jasmonic acid (JA)-biosynthesis tomato mutant def-1 was also used since JA is known to mediate major anti-herbivore plant responses. We show that ethylene and JA are required for FsK to efficiently protect tomato plants from N. tenuis feeding. No necrotic rings were recorded on FsK-inoculated epi plants suggesting that ethylene overproduction may be key to tomato resistance to N. tenuis feeding