The Strawberry FaWRKY1 Transcription Factor Negatively Regulates Resistance to Colletotrichum acutatum in Fruit Upon Infection

Strawberry (Fragaria ×ananassa) is a major food crop worldwide, due to the flavor, aroma and health benefits of the fruit, but its productivity and quality are seriously limited by a large variety of phytopathogens, including Colletotrichum spp. So far, key factors regulating strawberry immune response remain unknown. The FaWRKY1 gene has been previously proposed as an important element mediating defense responses in strawberry to Colletotrichum acutatum. To get further insight into the functional role that FaWRKY1 plays in the defense mechanism, Agrobacterium-mediated transient transformation was used both to silence and overexpress the FaWRKY1 gene in strawberry fruits (Fragaria ×ananassa cv. Primoris), which were later analyzed upon C. acutatum inoculation. Susceptibility tests were performed after pathogen infection comparing the severity of disease between the two agroinfiltrated opposite halves of the same fruit, one half bearing a construct either for FaWRKY1 overexpression or RNAi-mediated silencing and the other half bearing the empty vector, as control. The severity of tissue damage was monitored and found to be visibly reduced at five days after pathogen inoculation in the fruit half where FaWRKY1 was transiently silenced compared to that of the opposite control half and statistical analysis corroborated a significant reduction in disease susceptibility. Contrarily, a similar level of susceptibility was found when FaWRKY1 overexpression and control fruit samples, was compared. These results unravel a negative regulatory role of FaWRKY1 in resistance to the phytopathogenic fungus C. acutatum in strawberry fruit and contrast with the previous role described for this gene in Arabidopsis as positive regulator of resistance against the bacteria Pseudomonas syringae. Based on previous results, a tentative working model for WRKY75 like genes after pathogen infection is proposed and the expression pattern of potential downstream FaWRKY1 target genes was also analyzed in strawberry fruit upon C. acutatum infection. Our results highlight that FaWRKY1 might display different function according to species, plant tissue and/or type of pathogen and underline the intricate FaWRKY1 responsive defense regulatory mechanism taking place in strawberry against this important crop pathogen

Resistencia frente a Colletotrichum acutatum en frutos de fresa: prueba de función de genes mediante ensayos de expresión transitoria

Trabajo presentado en el XVIII Congreso de la Sociedad Española de Fitopatología (SEF), celebrado en Palencia del 20 al 23 de septiembre de 2016.La fresa (Fragaria ananassa) es fuente de vitaminas, antioxidantes y metabolitos de múltiples beneficios para la salud. Su producción anual en España (tercer productor mundial) supera 200.000 toneladas (>300 millones euros) y sufre la acción de gran variedad de organismos fitopatógenos que causan importantes pérdidas. En general, las plantas han desarrollado mecanismos de defensa naturales frente al ataque de patógenos. En plantas modelo, existe gran evidencia de que miembros de las familias génicas NPR, WRKY o E3-Ubiquitin ligasas, entre otras, son clave para la activación de rutas moleculares que conducen a la defensa. En fresa, hemos identificados genes homólogos a miembros de dichas familias. Para conocer la verdadera función de dichos genes hemos obtenido construcciones plasmídicas, mediante sistema Gateway, para sobreexpresión/silenciamiento de los mismos en la fresa y hemos desarrollado un sistema de ensayo fitopatológico tras su expresión transitoria en fruto. Así, a frutos de fresa se inyectó (a una mitad del fruto) una suspensión de Agrobacterium tumefaciens portadora de la construcción de interés. A las 48h estos frutos se inocularon con Colletotrichum acutatum en ambas mitades, mediante filtros-disco (5 mm) estériles previamente sumergidos en suspensión de 104conidias/mL. Tras 5 días se realizaron cortes longitudinales desde los puntos de inoculación, evaluándose la penetración fúngica según escala 1-3 (1 fruto sano, 2 penetración moderada y 3 penetración profunda) en cada una de las 2 caras (agroinyectada/no agroinyectada), obteniéndose de esta forma un ratio (valor zona-agroinyectada/valor zona-no agroinyectada) para cada fruto. Análisis preliminares muestran diferencias entre frutos control (no agroinyectados y agroinyectados medio Murashige-Skoog) y frutos agroinyectados con construcciones de genes tipo NPR y WRKY, que permiten implicarlos de forma inequívoca en defensa. Según estos resultados actualmente poseemos un sistema fiable de ensayo de susceptibilidad a C. acutatum, lo que permitirá evaluar la implicación de genes en defensa a este patógeno.Peer Reviewe

Transient silencing of the FaWRKY1 strawberry gene (Fragaria x ananassa) in fruit induces resistance to Colletotrichum acutatum infection

Trabajo presentado en el 15th Congress of the Mediterranean Phytopathological Union (Plant health sistaining Mediterranean ecosystems), celebrado en Córdoba (España) del 20 al 23 de junio de 2017.Anthracnose, caused by Colletotrichum acutatum, is responsible for significant yield losses in commercial strawberry production worldwide. For this reason, it is of interest to uncover the molecular basis underlying this strawberry/pathogen interaction. Previously, FaWRKY1 was identified as an important element mediating defence responses.This research was supported by the Project P12-AGR-2174 (Junta de Andalucía, Spain).Peer reviewe