اساس مولکولی برهمکنش بین افکتور های بیمارگر های قارچی با گیاهان میزبان
امیر میرزادی گوهری 1 , فرزانه لک 2
1 - گیاهپزشکی-دانشگاه تهران
2 - گروه گیاه پزشکی، دانشکدگان کشاورزی کرج، دانشگاه تهران، ایران
الکلمات المفتاحية: افکتور, بیمارگر¬های قارچی, نقش بیولوژیکی, تعاملات متقابل,
ملخص المقالة :
تعاملات مولکولی بین بیمارگر¬های قارچی و گیاهان میزبان یک فرآیند بسیار پیچیده و دینامیک است که به دو صورت مختلف، پاسخهای سازگاری و ناسازگاری، بروز مینماید. در حالت سازگاری، گیاهان در نتیجه حمله بیمارگر به بیماری مبتلا میشوند؛ در مقابل، در حالت ناسازگاری، گیاهان پس از حمله بیمارگر از خود مقاومت نشان میدهند. یکی از جنبه‌های کلیدی در این برهمکنش‌ها، ترشح مولکولهای پروتئینی کوچک توسط بیمارگر¬های قارچی است. این مولکولهای کوچک، معمولاً به¬عنوان افکتور¬ها شناخته میشوند که طی فرگشت توسط بیمارگر¬های قارچی بدست می‌آیند. این افکتور¬ها نقش بسیار حیاتی در تغییر فیزیولوژی گیاهان میزبان و سرکوب پاسخهای دفاعی آنها ایفا مینمایند. این مقاله مروری به بررسی اساس ژنتیکی تعاملات مولکولی بین افکتور¬های بیمارگر¬های قارچی و گیاهان میزبان با تأکید بر پاتوسیستم متشکل از بیمارگر قارچی Cladosporium fulvum و گیاه گوجهفرنگی می‌پردازد. این بررسی میتواند به درک بهتر از نحوه ایجاد بیماری یا بروز مقاومت گیاهان میزبان در برابر بیمارگر¬های قارچی کمک کرده و پایهای جهت توسعه رویکرد¬های نوین در راستای کنترل بیماری¬های گیاهی را فراهم آورد.
Balesdent, M.H., Fudal, I., Ollivier, B., Bally, P., Grandaubert, J., Eber, F., Chèvre, A.M., Leflon, M. and Rouxel, T. 2013. The dispensable chromosome of L eptosphaeria maculans shelters an effector gene conferring avirulence towards Brassica rapa. New Phytologist 198(3): 887-898.
Ballance, G., Lamari, L. and Bernier, C. 1989. Purification and characterization of a host-selective necrosis toxin from Pyrenophora tritici-repentis. Physiological and Molecular Plant Pathology 35(3): 203-213.
Barlowe, C and Miller, E. 2013. Secretory protein biogenesis and traffic in the early secretory pathway. Genetics 193(2): 383-410.
Bart, P.H.J., Thomma, H., van Esse, P., Crous, P. and de Wit, P. 2005. Cladosporium fulvum (syn. Passalora fulva), a highly specialized plant pathogen as a model for functional studies on plant pathogenic Mycosphaerellaceae. Molecular Plant Pathology 6(4): 379-393.
Basse, C.W., Kolb, S. and Kahmann, R. 2002. A maize‐specifically expressed gene cluster in Ustilago maydis. Molecular Microbiology 43(1): 75-93.
Basse, C.W., Stumpferl, S. and Kahmann, R. 2000. Characterization of a Ustilago maydis gene specifically induced during the biotrophic phase: evidence for negative as well as positive regulation. Molecular and Cellular Biology 20(1): 329-339.
Bolton, M.D., Van Esse, H.P., Vossen, J.H., De Jonge, R., Stergiopoulos, I., Stulemeijer, I.J., Van Den Berg, G.C., Borrás‐Hidalgo, O., Dekker, H.L., De Koster, C.G. and De Wit, P.J. 2008. The novel Cladosporium fulvum lysin motif effector Ecp6 is a virulence factor with orthologues in other fungal species. Molecular microbiology 69(1): 119-136.
Ciuffetti, L.M., Manning, V.A., Pandelova, I., Betts, M.F. and Martinez, J.P. 2010. Host‐selective toxins, Ptr ToxA and Ptr ToxB, as necrotrophic effectors in the Pyrenophora tritici‐repentis–wheat interaction. New Phytologist 187(4): 911-919.
Cooke, M. 1883. New american fungi. Grevillea 12: 22-33.
de Jonge, R., Bolton, M.D., Kombrink, A., van den Berg, G.C., Yadeta, K.A. and Thomma, B.P. 2013. Extensive chromosomal reshuffling drives evolution of virulence in an asexual pathogen. Genome Research 23(8): 1271-1282.
de Jonge, R. and Thomma, B.P. 2009. Fungal LysM effectors: extinguishers of host immunity? Trends in Microbiology 17(4): 151-157.
De Jonge, R., Peter van Esse, H., Kombrink, A., Shinya, T., Desaki, Y., Bours, R., Van Der Krol, S., Shibuya, N., Joosten, M.H. and Thomma, B.P. 2010. Conserved fungal LysM effector Ecp6 prevents chitin-triggered immunity in plants. Science 329(5994): 953-955.
de Wit, P.J. 1992. Molecular characterization of gene-for-gene systems in plant-fungus interactions and the application of avirulence genes in control of plant pathogens. Annual Review of Phytopathology 30(1): 391-418.
de Wit, P.J.G.M. 2016. Cladosporium fulvum Effectors: Weapons in the Arms Race with Tomato. Annual Review of Phytopathology 54(1):1-23.
de Wit, P.J.G.M., Mehrabi, R., Van Den Burg, H. and Stergiopoulos, I. 2009. Fungal effector proteins: past, present and future. Molecular Plant Pathology 10(6): 735–747.
Dean, R.A., Talbot, N.J., Ebbole, D.J., Farman, M.L., Mitchell, T.K., Orbach, M.J., Thon, M., Kulkarni, R., Xu, J.R., Pan, H. and Read, N.D. 2005. The genome sequence of the rice blast fungus Magnaporthe grisea. Nature 434: 980–986.
Dodds, P. 2023. From Gene-for-Gene to Resistosomes: Flor's Enduring Legacy. MPMI 36(8): 461–467.
D'Silva, I. and Heath, M.C. 1997. Purification and characterization of two novel hypersensitive response-inducing specific elicitors produced by the cowpea rust fungus. Journal of Biological Chemistry 272(7): 3924-3927.
Duplessis, S., Cuomo, C.A., Lin, Y.C., Aerts, A., Tisserant, E., Veneault-Fourrey, C., Joly, D.L., Hacquard, S., Amselem, J., Cantarel, B.L. et al. 2011. Obligate biotrophy features unraveled by the genomic analysis of rust fungi. PNAS 108(22): 9166-9171.
Friesen, T.L., Meinhardt, S.W. and Faris, J.D. 2007. The Stagonospora nodorum‐wheat pathosystem involves multiple proteinaceous host‐selective toxins and corresponding host sensitivity genes that interact in an inverse gene‐for‐gene manner. The Plant Journal 51(4): 681-692.
Ghiasi Noei, F., Imami, M., Didaran, F., Ghanbari, M.A., Zamani, E., Ebrahimi, A., Aliniaeifard, S., Farzaneh, M., Javan-Nikkhah, M., Feechan, A. and Mirzadi Gohari, A. 2022. Stb6 mediates stomatal immunity, photosynthetic functionality, and the antioxidant system during the Zymoseptoria tritici-wheat interaction. Frontier in Plant Science 13: 1004691.
Hetmann, A. and Kowalczyk, S. 2019. Suppression of PAMP-triggered immunity (PTI) by effector proteins synthesized by phytopathogens and delivered into cells of infected plant. Postepy Biochemii 22: 65(1): 58-71.
Joosten, M.H. and de Wit, P.J. 1999. The tomato– Cladosporium fulvum interaction: A versatile experimental system to study plant-pathogen interactions. Annual Review of Phytopatholog 37(1): 335-367.
Joosten, M., Vogelsang, R., Cozijnsen, T.J., Verberne, M.C. and de Wit, P.J. 1997. The biotrophic fungus Cladosporium fulvum circumvents Cf-4-mediated resistance by producing unstable AVR4 elicitors. The Plant Cell 9(3): 367-379.
Kämper, J., Kahmann, R., Bölker, M., Ma, L.J., Brefort, T., Saville, B.J., Banuett, F., Kronstad, J.W., Gold, S.E., Müller, O. and Perlin, M.H. 2006. Insights from the genome of the biotrophic fungal plant pathogen Ustilago maydis. Nature 444: 97–101.
Kema, G.H.J., Mirzadi Gohari, A., Aouini, L., Hay, G., Ware, S.B., Van Den Bosch, F., Manning-Smith, R., Alonso-Chavez, V., Helps, J., Ben M'Barek, S., Mehrabi, R., Diaz-Trujillo, C., Zamani, E., et al. 2018. Stress and sexual reproduction affect the dynamics of the wheat pathogen effector AvrStb6 and strobilurin resistance. Nature Genetics 50: 375-380.
Kruger, J., Thomas, C.M., Golstein, C., Dixon, M.S., Smoker, M., Tang, S., Mulder, L. and Jones, J.D. 2002. A tomato cysteine protease required for Cf-2-dependent disease resistance and suppression of autonecrosis. Science 296(5568): 744-747.
Lo Presti, L., Lanver, D., Schweizer, G., Tanaka, S., Liang, L., Tollot, M., Zuccaro, A., Reissmann, S. and Kahmann, R. 2015. Fungal effectors and plant susceptibility. Annual Review of Plant Biology 66: 513-545.
Luderer, R., Takken, F.L., de Wit, P.J.d. and Joosten, M.H. 2002. Cladosporium fulvum overcomes Cf‐2‐mediated resistance by producing truncated AVR2 elicitor proteins. Molecular Microbiology 45(3): 875-884.
Ma, L.J., Van Der Does, H.C., Borkovich, K.A., Coleman, J.J., Daboussi, M.J., Di Pietro, A., Dufresne, M., Freitag, M., Grabherr, M., Henrissat, B. and Houterman, P.M. 2010. Comparative genomics reveals mobile pathogenicity chromosomes in Fusarium. Nature 464(7287): 367-373.
Mapuranga, J., Zhang, L., Zhang, N. and Yang Wenxiang, Y. 2022. The haustorium: The root of biotrophic fungal pathogens. Plant Pathogen Interactions 13(29): 963705.
Marshall, R., Kombrink, A., Motteram, J., Loza-Reyes, E., Lucas, J., Hammond-Kosack, K.E., Thomma, B.P. and Rudd, J.J. 2011. Analysis of two in planta expressed LysM effector homologs from the fungus Mycosphaerella graminicola reveals novel functional properties and varying contributions to virulence on wheat. Plant Physiology 156(2): 756-769.
Mendgen, K. and Hahn, M. 2002. Plant infection and the establishment of fungal biotrophy. Trends in plant science 7(8): 352-356.
Mentlak, T.A., Kombrink, A., Shinya, T., Ryder, L.S., Otomo, I., Saitoh, H., Terauchi, R., Nishizawa, Y., Shibuya, N., Thomma, B.P. and Talbot, N.J. 2012. Effector-mediated suppression of chitin-triggered immunity by Magnaporthe oryzae is necessary for rice blast disease. The Plant Cell 24(1): 322-335.
Gohari, A.M., Ware, S.B., Wittenberg, A.H., Mehrabi, R., M'Barek, S.B., Verstappen, E.C., Van der Lee, T.A., Robert, O., Schouten, H.J., De Wit, P.P. and Kema, G.H. 2015. Effector discovery in the fungal wheat pathogen Zymoseptoria tritici. Molecular Plant Pathology 16(9): 931-945.
Mukhi, N., Gorenkin, D. and Banfield, M.J. 2020. Exploring folds, evolution and host interactions: understanding effector structure/function in disease and immunity. New Phytologist 227 (2): 326–333.
Pedersen, C., ver Loren van Themaat, E., McGuffin, L.J., Abbott, J.C., Burgis, T.A., Barton, G., Bindschedler, L.V., Lu, X., Maekawa, T., Wessling, R., Cramer, R., Thordal-Christensen, H., Panstruga, R. and Spanu, P.D. 2012. Structure and evolution of barley powdery mildew effector candidates. BMC Genomics 13: 694.
Oerke, E.C. 2006. Crop losses to pests. The Journal of Agricultural Science 144(1): 31-43.
Rivas, S. and Thomas, C.M. 2005. Molecular interactions between tomato and the leaf mold pathogen Cladosporium fulvum. Annual Review of Phytopathology 43: 395-436.
Rooney, C.E., Van`t Klooster, J.W., van der Hoom, R.A., Joosten, M.H., Jones, J.D., de Wit, P.J. 2005. Cladosporium Avr2 inhibits tomato Rcr3 protease required for Cf-2-dependent disease resistance Science 308(5729): 1783-1786.
Raffaele, S., Farrer, R.A., Cano, L.M., Studholme, D.J., MacLean, D., Thines, M., Jiang, R.H., Zody, M.C., Kunjeti, S.G., Donofrio, N.M., Meyers, B.C., Nusbaum, C. and Kamoun, S. 2010. Genome evolution following host jumps in the Irish potato famine pathogen lineage.SCIENCE 330(6010): 1540-1543.
Sánchez-Vallet, A., Fouché, S., Fudal, I., Hartmann, F.E., Soyer, J.L., Tellier, A. and Croll, D. 2018. The genome biology of effector gene evolution in filamentous plant pathogens. Annual Review of Phytopathology 56: 21-40.
Schottens-Toma I.M. and de Wit, P.J. 1988. Purification and primary structure of a necrosis-inducing peptide from the apoplastic fluids of tomato infected with Cladosporium fulvum (syn. Fulvia fulva). Physiological and Molecular Plant Pathology 33(1): 59-67.
Schirawski, J., Mannhaupt, G., Münch, K., Brefort, T., Schipper, K., Doehlemann, G. Di Stasio, M., Rössel, N., Mendoza-Mendoza, A., Pester, D. and Müller, O. 2010. Pathogenicity determinants in smut fungi revealed by genome comparison. Science 330(6010): 1546-1548.
Song, J., Win, J., Tian, M., Schornack, S., Kaschani, F., Ilyas, M., van der Hoorn, R.A. and Kamoun, S. 2009. Apoplastic effectors secreted by two unrelated eukaryotic plant pathogens target the tomato defense protease Rcr3. PANS 106(5): 1654-1659.
Sperschneider, J., Dodds, P.N., Gardiner, D.M., Singh, K.B. and Taylor, J.M. 2018. Improved prediction of fungal effector proteins from secretomes with EffectorP 2.0. Molecular Plant Pathology 19(9): 2094-2110.
Strange, R.N. and Scott, P.R. 2005. Plant disease: a threat to global food security. Annual Review of Phytopathology. 43: 83-116.
Stephenson, S.A., Hatfield, J., Rusu, A.G., Maclean, D.J. and Manners, J.M. 2000. CgDN3: an essential pathogenicity gene of Colletotrichum gloeosporioides necessary to avert a hypersensitive-like response in the host Stylosanthes guianensis. Molecular Plant-Microbe Interactions 13(9): 929-941.
Stergiopoulos, I., de Kock, M.J., Lindhout, P. and de Wit, P.J. 2007. Allelic variation in the effector genes of the tomato pathogen Cladosporium fulvum reveals different modes of adaptive evolution. Molecular Plant-Microbe Interactions 20(10): 1271-1283.
Stergiopoulos, I. and de Wit, P.J. 2009. Fungal effector proteins. Annual Review of Phytopathology 47: 233-263.
Takken, F.L., Luderer, R., Gabriëls, S.H., Westerink, N., Lu, R., De Wit, P.J. and Joosten, M.H. 2000. A functional cloning strategy, based on a binary PVX‐expression vector, to isolate HR‐inducing cDNAs of plant pathogens. The Plant Journal 24(2): 275-283.
Thomas, C.M., Dixon, M.S., Parniske, M., Golstein, C. and Jones, J.D. 1998. Genetic and molecular analysis of tomato Cf genes for resistance to Cladosporium fulvum. Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series B: Biological Sciences 353(1374): 1413-1424.
Thomma, B.P., van Esse, H.P., Crous, P.W. and de Wit, P.J. 2005. Cladosporium fulvum (syn. Passalora fulva), a highly specialized plant pathogen as a model for functional studies on plant pathogenic Mycosphaerellaceae. Molecular Plant Pathology 6(4): 379-393.
Tuori, R., Wolpert, T. and Ciuffetti, L. 1995. Purification and immunological characterization of toxic components from cultures of Pyrenophora tritici-repentis. Molecular Plant-Microbe Interactions 9(43): 10.3.
Van Kan, J.A. 2006. Licensed to kill: the lifestyle of a necrotrophic plant pathogen. Trends in plant science 11(5): 247-253.
Van den Burg, H.A., Harrison, S.J., Joosten, M.H., Vervoort, J. and de Wit, CP.J. 2006. ladosporium fulvum Avr4 protects fungal cell walls against hydrolysis by plant chitinases accumulating during infection. Molecular Plant-Microbe Interactions 19(12): 1420-1430.
Van der Does, H.C., Duyvesteijn, R., Goltstein, P., Schie, C., Manders, E., Cornelissen, B and Rep, M. 2008. Expression of effector gene SIX1 of Fusarium oxysporum requires living plant cells. Fungal Genetics Biology 45(9): 1257-1264.
van Esse, H.P., Bolton, M.D., Stergiopoulos, I., de Wit, P.J. and Thomma, B.P. 2007. The chitin-binding Cladosporium fulvum effector protein Avr4 is a virulence factor. Molecular Plant-Microbe Interactions 20(9): 1092-1101.
Vleeshouwers, V.G. and Oliver, R.P. 2014. Effectors as tools in disease resistance breeding against biotrophic, hemibiotrophic, and necrotrophic plant pathogens. Molecular pLant-Microbe Interactions 27(3): 196-206.
Wollenberg, T. and Schirawski, J. 2014. Comparative genomics of plant fungal pathogens: The Ustilago sporisorium paradigm. PLoS Pathogy 10(7): e1004218.
Yoshida, M., Takayanagi, Y., Inoue, K., Kimura, T., Young, L.J., Onaka, T. and Nishimori, K. 2009. Evidence that oxytocin exerts anxiolytic effects via oxytocin receptor expressed in serotonergic neurons in mice. Journal of Neuroscience 29(7): 2259-2271.
Yu, I., Parker. J. and Bent A.F. 1998. Gene-for-gene disease resistance without the hypersensitive response in Arabidopsis dnd1 mutant. PNAS 95(13): 7819-7824.
Zhao, T., Pei, T., Jiang, J., Yang, H., Zhang, H., Li, J. and Xu, X. 2022. Understanding the mechanisms of resistance to tomato leaf mold: A review. Horticultural Plant Journal 8(6): 667-675.
گیاهپزشکی کاربردی، جلد 12، شماره 2، سال 1402
اساس مولکولی برهمکنش بین افکتورهای بیمارگرهای قارچی با گیاهان میزبان
Molecular basis of interactions between fungal effectors and host plants
امیر میرزادی گوهری1* و فرزانه لک2
دریافت: 13/7/1402 پذیرش: 8/9/1402
چکیده
تعاملات مولکولی بین بیمارگرهای قارچی و گیاهان میزبان یک فرآیند بسیار پیچیده و دینامیک است که به دو صورت مختلف، پاسخهای سازگاری و ناسازگاری، بروز مینماید. در حالت سازگاری، گیاهان در نتیجه حمله بیمارگر به بیماری مبتلا میشوند؛ در مقابل، در حالت ناسازگاری، گیاهان پس از حمله بیمارگر از خود مقاومت نشان میدهند. یکی از جنبه‌های کلیدی در این برهمکنش‌ها، ترشح مولکولهای پروتئینی کوچک توسط بیمارگرهای قارچی است. این مولکولهای کوچک، معمولاً بهعنوان افکتورها شناخته میشوند که طی فرگشت توسط بیمارگرهای قارچی بدست می‌آیند. این افکتورها نقش بسیار حیاتی در تغییر فیزیولوژی گیاهان میزبان و سرکوب پاسخهای دفاعی آنها ایفا مینمایند. این مقاله مروری به بررسی اساس ژنتیکی تعاملات مولکولی بین افکتورهای بیمارگرهای قارچی و گیاهان میزبان با تأکید بر پاتوسیستم متشکل از بیمارگر قارچی Cladosporium fulvum و گیاه گوجهفرنگی می‌پردازد. این بررسی میتواند به درک بهتر از نحوه ایجاد بیماری یا بروز مقاومت گیاهان میزبان در برابر بیمارگرهای قارچی کمک کرده و پایهای جهت توسعه رویکردهای نوین در راستای کنترل بیماریهای گیاهی را فراهم آورد.
واژگان کلیدی: افکتور، بیمارگرهای قارچی، نقش بیولوژیکی، تعاملات متقابل
مقدمه
بیمارگرهای قارچی گیاهی به دلیل تهدیدهایی که برای امنیت غذایی و کاهش عملکرد محصولات کشاورزی در سرتاسر جهان تحمیل مینمایند، مانند بیماریهایی از جمله زنگها، سیاهکها و ..... از لحاظ اقتصادی مهم هستند. تخمین زده شده است که این بیماریها تقریباً سـالانه باعـث کاهـش ۱۰ درصد از تـولیدات کشـاورزی در جـهان میشوند (Oerke, 2006). کشاورزان در جهت کاهش یا اجتناب از بیماریهایقارچی گیاهی ناگزیر از استفاده از ارقام مقاوم و یا کاربرد متعدد قارچکشها علیرغم اثرات زیستمحیطی منفی هستند. علاوه بر این، رویکردهای رایج تک کشتی، که در طی آن یک ژنوتیپ گیاهی در یک منطقه وسیع کشت و کار میشود، روند انتخاب ایزولههای قارچی که قادر به شکستن مقاومت در محصولات زراعی هستند را افزایش میدهد. این قبیل اقدامات کشاورزی نیاز به توسعه و معرفی ژنهای مقاومت جدیـد به داخـل محـصولات کـشـاورزی، از طـریـق بـرنـامههای اصـلاح زراعی را افزایش میدهد (Lo Presti et al., 2015؛ Strange et al., 2005). سبک زندگی بیمارگرهای قارچی بسیار متنوع است و آنها از رویکردهای منحصر به فردی در جهت تعامل با گیاهان میزبان استفاده میکنند. بهعنوان مثال، قارچهای بیوتروف بیمارگرهایی هستند که زندگی‌شان به مواد غذایی کسب شده از یک سلول زنده وابسته است؛ به طوریکه اگر سلول میزبان نابود شود، بیمارگر نیز از بین میرود. مهمترین مثال‌ها در این مورد شامل اوومیستها، عوامل ایجادکننده سفیدکهای دروغی (بهعنوان مثال گونههای مختلف بیمارگر شبهقارچی Peronspora spp.)، آسکومیست‌ها، عامل ایجادکننده سفیدک پودری (گونههای مختلف بیمارگر قارچی Blumeria spp.) و یا بازیدیومیست‌ها، عامل ایجادکننده زنگها (گونههای مختلف بیمـارگر قارچی Puccinia spp.) هستنـد. این گـونه بیـمارگرهـای بـیـوتــروفی، بـه یکسری
1 و 2- به ترتیب استادیار و دانشجوی دکتری، گروه بیماریشناسی گیاهی، دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
نویسنده مسئول مکاتبات: mirzadighohari@ut.ac.ir
ساختارهای تغذیهای تخصصیافته بهعنوان مثال اندام مکینه یا هاستوریوم جهت دریافت مواد غذایی از سلول میزبان وابسته هستند (Mendgen and Hahn, 2002؛ Mapuranga et al., 2022). در مقابل، قارچهای نکروترفی ابتدا با تولید توکسین و آنزیمهای متنوع تخریبکننده دیواره سلولی، بافت میزبان را از بین برده و سپس از مواد غذایی آزاد شده استفاده میکنند و اغلب بهعنوان بیمارگرهایی با دامنه میزبانی وسیع مانند بیمارگرهای قارچی Botrytis cinerea وSclerotinia sclerotiorum توصیف شدهاند .(Van Kan, 2006) از طرف دیگر، بیمارگرهای همی‌بیوتروفی در ابتدای کلنیزاسیون گیاهی دارای رشد نکروتروفی بوده و سپس بعد از اتمام این دوره وارد یک فاز نکروتروفی میشوند. علیرغم تنوع موجود در بین سبکهای زندگی، بیمارگرهای قارچی کلنیزه کننده گیاهان از طریق سیستم ایمنی ذاتی گیاهی تشخیص داده میشوند که این امر پاسخهای دفاعی گیاه میزبان را به دنبال دارد (Ghiasi Noei et al., 2022). حس و درک بیمارگرهای گیاهی توسط سیستم ایمنی گیاهان، پاسخهای سیستمیک و موضعی را تحریک مینماید که این امر امکان پاسخهای سریع و موضعی گیاه را در برابر حمله بیمارگرهای قارچی فراهم مینماید. در واقع سیستم ایمنی ذاتی گیاهان از دو لایه تشکیل شده است، که اساس آن بر این امر استوار است که تشخیص بیمارگرهای قارچی توسط گیرندههای پروتئینی گیاه منجر به فعال شدن واکنشهای دفاعی در گیاه میشود (Mukhi et al., 2020).
سیستم ایمنی ذاتی گیاهان
اولـیـن لایـه دفـاعـی بـه دنـبـال بـرهـمـکـنـش بـیـن الـگـوهـای مـولـکـولـی هـمــراه بـا بـیــمـارگــر PAMP = Pathogen Molecular Pattern) ) و پـروتـئـیـنهای گـیـرندهای به نام گیرندههای تشـخیـص الگـویـی (PRR = Pathogen Recognition Receptor) فعال میشود. مولکولهای PAMP اجزای اصلی و حفاظت شده گروههای مختلفی از بیمارگرها بوده و یکی از شناخته شدهترین آنها، کیتین موجود در دیواره سلولی قارچ ها است که برای شناسایی این مولکول دو نوع گیرنده شبهکینازی از نوع LysMگزارش شده است. وجود این گیرندهها و نقش مهم آنها در تشخیص مولکولهای کیتین در دو گـیاه بـرنج و آرابیدوپسیس تأیید شدهاست (Yu et al., 1998). حس و درک مـولکولهای PAMP از طریق گیرندههای پروتئینی موجود در غشاء سلولی گیاه، منجر به فعال شدن اولین لایه دفاعی گیاه PTI= PAMP-triggered Immunity)) یا ایمنی تحریک شده مبتنی بر مولکولهایPAMP میگردد. همانطور که قبلاً ذکر گردید، فعال شدن اولین لایه دفاعی گیاه (PTI) منجر به یکسری از پاسخهای دفاعی میشود. این پاسخها شامل فعال شدن ژنهای درگیر در مسیرهای دفاعی از قبیل ژنهای درگیر در تولید فیتوالکسینها، ژنهای رمزکنـنده پروتئینهای مرتبط با بیماریزایی، ژنهای درگیر در تولید هورمونهای گیاهی مانند اسید سالیسیلیک، اسید جاسمونیک و اتیلن و افزایش ضخامت دیواره سلولی و رسوب کالوسی در محل آلودگی است. باید توجه داشت که اولین لایۀ دفاعی، در واقع یک سطح از مقاومت پایه را در گیاه مورد حمله ایجاد میکند. این واکنشهای دفاعی موجب ممانعت از پیشروی بیشتر بیمارگر در گیاه میزبان میشود، اما آشکارا رشد و تکثیر بیمارگر در داخل بافتهای گیاهی ادامه می‌یابد. به عبارت دیگر، مقاومت حاصل از فعال شدن اولین لایۀ دفاعی، یک نوع مقاومت کمی را در برابر انواع مختلفی از بیمارگرها به وجود می‌آورد (Hetmann and Kowalczyk, 2019). بعد از تشخیص بیمارگرها و فعال شدن اولین لایه دفاعی بهوسیلۀ گیاه، بیمارگرهای قارچی مولکولهای پروتئینی دیگری تحت عنوان افکتورها را درجهت آلودگی و کلنیزاسیون بیشتر بافتهای گیاهی تولید مینماید (Hetmann and Kowalczyk, 2019). امروزه، بهصورت گستردهای پذیرفته شدهاست که اغـلـب ژنهای غـیـربیـمـاریزای قـارچی، فاکـتـورهای بیماریزایی تحت عنوان افکتورهـا را رمـزگـذاری مـیکنند (De Wit et al., 2009). طی فرگشت، گیاهان میزبان ژنهایی تحت عنوان ژنهای مقاومت کسب مینمایند که نقش اصلی محصولات پروتئینی رمزگذاری شده توسط این ژنها، حس و درک پروتئینهای افکتوری میباشد.
زمانی که مقاومت پایهای حاصل از فعال شدن اولین لایه دفاعی در گیاهان از طریق یک بیمارگر از بین میرود، گیاهان از طریق توسعه یک سیستم تشخیصی اختصاصی مبتنی بر درک پروتئینهای افکتوری به این بیمارگر، واکنش نشان داده و در نهایت دومین لایه دفاعی گیاه، یا ایمنی تحریک شده مبتنی بر افکتور که منجر به پاسخهای دفاعی قوی و سریع در گیاهان میشود، روی میدهد. در دومین لایه دفاعی گیاهـان، تشـخیص اختصاصی افکتورها از طـریق گـیرندههــای داخـلسلـولـی (مـحـصـولات پـروتـئیـنی رمـزگــذاری شـده بـهوسـیـلـه ژنهـای مـقـاومـت) رخ دهـد (De Wit et al., 2009). با فعال شدن دومین لایه دفاعی گیاه، واکنشهای دفاعی مشابه به آنچه که با فعال شدن اولین لایه دفاعی گیاه رخ میدهد، بوجود میآید؛ ولی این واکنشها بسیار قوی، سریع و همراه با مرگ برنامهریزی شده سلول (PCD= Programmed Cell Death) میباشد. اساساً، پروتئینهای افکتوری، فاکتورهای بیماریزایی هستند که با تغییر فیزیولوژی گیاه منجر به کلنیزاسیون بافتهای گیاهی میزبان میشوند. اگر این فاکتورهای بیماریزایی توسط سیستم ایمنی گیاه حس و درک شوند، این مولکولهای افکتوری را فاکتورهای غیربیماریزایی مینامند. به خوبی مستند شدهاست که تشخیص افکتورها بهوسیله سیستم ایمنی ذاتی گیاه از مدل ژن برای ژن پیروی مینماید (Dodds, 2023). این مدل بیانگر این امر است که برای هر ژن غیربیماریزای غالب (Avr) در بیمارگر یک ژن مقاومت متناظر (R) در گیاه میـزبـان وجود دارد. تعاملات متقابل بین محصولات این ژنها منجر به فعالسازی دومین لایه دفاعی گیاه میزبان میشود کـه در ایـن حـالـت رشـد و تـکثـیـر بیمارگـرهای بیـوتـروفـی در بافـتهای گـیاهـی مـورد حـمـله بـهطور کـامـل مـتـوقـف میگردد. این پاسخهای دفاعی معمولاً همراه با مرگ برنامهریزی شده سلولی و یا واکنش فوق حساسیت (HR =Hypersensitivity reactions) میباشد. در دهههای اخیر، بسیاری از آسیبشناسان گیاهی در جستجوی مدارک مولکولی و بیوشیمیایی برای اثبات نظـریـه ژن برای ژن هستـند. همسانسـازی مولکـولی اولین ژن غیربیماریزایی قارچی در سال 1991 و اولین ژن غیربیماریزایی اوومیستها در سال 2004 انجام شد. طی 20 سال اخیر ژنهای غیربیماریزایی جدید متعددی همراه با تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی فعال شده در گیاهان که از مدل ژن برای ژن تبعیت میکنند، شناسایی شدهاند؛ که این امر فهم و درک مولکولی نظریه ژن بـرای ژن را به صورت قابلتوجهی افزایش داده است (Ghiasi Noei et al., 2022؛ Kema et al., 2018)
تشخیص بیمارگرها توسط سیستم ایمنی گیاه منجر به ایجاد تغییراتی در بیمارگرها میگردد که طی آن بیمارگرها از طریق ایجاد جهش یا از دست دادن پروتئینهای افکتوری قبلی و یا از طریق توسعه افکتورهای جدیدی که میتواند دومین لایه دفاعی گیاه را سرکوب نمایند، خود را مجهز میکنند. در مقابل، گیاهان نیز، پروتئینهای مقاومت جدیدی که تشخیص پروتئینهای افکتوری جدید را امکان پذیر میکنند، توسعه میدهند (Hetmann and Kowalczk, 2019).
امروزه مشخص شده است که روابط مولکولی متقابل بین بیمارگرهای قارچی نکروتروف با گیاهان میزبان از مدل ژن برای ژن پیروی نمینماید. اخیراً مدلی تحت عنوان مدل معکوس ژن برای ژن ارایه گردیده است که این تعاملات را به خوبی توصیف مینماید (Friesen et al., 2007). این مدل بیانگر این امر است که توکسینهای انتخابی میزبانی HST)) با ماهیت پروتئینی بهعنوان افکتور عمل نموده و در گیاهان حاوی ژن حساسیت متناظر باعث ایجاد نکروز یا مرگ سلولی میشوند. توکسینهای انتخابی میزبانی در واقع افکتورهایی هستند که توسط تعدادی از بیمارگرهای قارچی نکروتروفی از جمله tritici-repentis Pyrenophora و Parastagonospora nodorum تولید میشوند و اغلب توانایی تولید بیماری را به بیمارگر اعطا مینمایند. اغلب بیماریهای ایجاد شده توسط بیمارگرهایی که تولید توکسین میزبان اختصاصی (Host-selective Toxins) میکنند از مدل معکوس ژن برای ژن پیروی می نمایند، که در این حالت تولید توکسین توسط بیمارگر و حضور یک جایگاه ژنی منفرد در میزبان برای ایجاد بیماری و حساسیت میزبان به بیمارگر بر روی یک میزبان خاص عوامل تعیینکنندهای هستند (Friesen et al., 2007؛ Ciuffetti et al., 2010).
اهميت افكتورها
صدها پروتئين كوچك، كه بهعنوان افكتور شناساسي شدهاند، توسط بیمارگرهای گياهي در طی كلنيزاسيون ميزبان ترشح ميشوند (Duplessis et al., 2011؛ Yoshida et al., 2009؛ Kämper et al., 2006؛ Dean et al., 2005). اطلاعات محدودي در رابطه با عملكرد اغلب افكتورها موجود است و هر كدام از آنها از نظر توالي همولوژي پاييني با پروتئينهایی با عملكرد از پیش تعیین شده نشان ميدهند. با اين وجود، مجموعه افكتورهاي يك بيمارگر عامل تعيينكننده اصلي در تعیین ميزبان آن بیمارگر است و ميتوانند در موفقيت يا عدم توفیق بیمارگر در میدان مبارزه با میزبان مؤثر باشند (Sánchez-Vallet et al., 2018؛ Raffaele et al., 2010).
مطالعات مولكولي و ژنومیکی منجر به شناسایی بيش از 60 افكتور قارچي متعلق به گونههاي مختلف شده است. با اين وجود، انتخاب عوامل افكتوري منتخب از هر گونه بيمارگر بسیار دشوار است (Sperschneider et al., 2015). بهعنوان مثال، در مورد گونه Blumeria graminis f.sp. horde عامل سفيدك پودري گندم به تنهايي انتظار ميرود كه تقريباً 7% از ژنوم آن پروتئينهاي افكتور ترشحي منتخب (CSEPs = Candidate Secreted Effector Proteins) را رمز نمايد (Pedersen et al., 2012).
تحقیقات بنيادي انجام شده در رابطه با افكتورها، یک مرحله اساسی در رابطه با طراحي استراتژيهاي جديد كنترل بيمارگرهای گياهي است. افكتورها نقش مهمي در اصلاح محصولات كشاورزي ايفا ميكنند، بهطوريكه در جهت رديابي ژنهاي مقاومت در ارقام جديد، افكتورهاي شناسايي شده ميتوانند در جهت تعيين لوكوسهاي حساسيت در محصولات آسيبپذير استفاده شوند (Vleeshouwers and Oliver, 2014).
مشخصات ساختاری افکتورها
بیمارگرها، پروتئینهای افکتوری را میسازند که در نهایت به داخل فضای آپوپلاستی (افکتورهای آپوپلاستی) و یا به داخل سلولهای میزبان (افکتورهای سیتوپلاسمی) منتقل میشوند. افکتورها اغلب بهوسیله شبکه آندوپلاسمی دستگاه گلژی که نیازمند یک پپتید انتهایی هیدروفوبیکی است، ترشح میشوند (Barlowe and Miller, 2013). تمامی افکتورهای شناسایی شده قارچی و شبهقارچی دارای یک پپتید نشانه (Signal Peptid) میباشند. ممکن است افکتورها پس از ترشح به داخل فضای آپوپلاستی به داخل سیتوپلاسم سلولهای میزبان منتقل شوند. در اوومیستها تاکنون دو گروه مشخص از افکتورهای سیتوپلاسمی شامل RXLRs و CRINKLERs توصیف شدهاند. اغلب افکتورهای قارچی و شبهقارچی که از لحاظ عملکرد توصیف شدهاند، دارای سیگنال پی در انتهای پروتئین بوده و از نظر اندازه کوچکتر از ۳۰۰ اسید آمینه و دارای چهار یا تعداد بیشتری اسیدآمینه سیستئین هستند (Mukhi et al., 2020).
شناسایی افکتورها
رویکردهای متنوعی منجر به شناسایی افکتورها یا ژنهای آنها از قارچهای بیمارگر گیاهی شده است. سادهترین رویکرد شامل جداسازی پروتئینهای افکتوری از مایعات خارج سلولی بافتهای آلوده گیاهی میباشد. بعد از جداسازی، این پروتئینها از طریق شکستن به روش ادمن و طیفسنج جرمی متوالی (Mass Spectophotometer) توالییابی میشوند. با استـفـاده از ایـن رویـکـرد، افـکـتـورهـای Avr4، Avr4E، Avr9، Ecp5 (پروتـئینهای خارج سـلـولی از قارچ C. fulvum) و همچنین افکتور Six1 (پروتئین ترشحی Secretory Proteinدر آوند چوبی) از بـیـمارگر قـارچی Fusarium oxysporum و دو پپتید از قارچ Uromyces vignae شناسایی شدهاند (Van der Does, 2008). در مواردی، فعالیت القاءکننـدگی نکروزی در بـرگها در جهـت خالصسازی یـک پـروتئیـن از عـصـارههای آپـوپلاستی استفاده شد (Song et al., 2009؛ D'Silva and Heath, 1997؛ (Schottens-Toma and de Wit, 1988. لازم به ذکر است که در یک رویکرد مرتبط، پروتئینهای Nip1، ToxA و ToxB از محیط کشتهای مصنوعی بر اساس فعالیت القاءکنندگی نکروزی و کلروزی شناسایی شدهاند (Ballance et al., 1989؛ Tuori et al., 1995). یک رویکرد کاملاً متفاوت دیگر شامل غنی‌سازی توالیهای DNA قارچی است که اختصاصاً در میزبان از طریق تکنیک‌های کاهشیcDNA بیان میشوند. ژنهای MIG1 وMIG2 در بیمارگر قارچی Ustilago maydis از طریق این رویکرد با استفاده از مقایسه برگهای ذرت آلوده و غیرآلوده شناسایی شدهاند (Basse et al., 2002؛ Basse et al., 2000). پـروتئینCgDN3 از قارچ Colletotrichum gloeosporioides از طریق غربالگری کتابخانه cDNA ساخته شده از میسلیوم رشد کرده تحت فقر نیتروژن شناسایی شده است. آنالیزهای عملکردی نشان داد که این پروتئین منحصراً داخل گیاه بیان میشود و در تعامل مرتبط با گیاه میزبان نقش دارد (Stephenson et al., 2000). یک رویکرد متفاوت دیگر که در آن ژنهای افکتوری شناسایی شدهاند، شامل نقشهیابی ژنتیکی Genetic mappingبر اساس یک فنوتیپ غیربیماریزا است و به کمک این رویکرد ژنهای AvrL567 از قـارچ Melampsora lini و Avr-Pita، Avr1-CO39، PWL1 و PWL2 از قارچ Magnaporthe grisea شناسایی شدهاند. علاوه بر این، روش غربالگری نوین بر اساس القاء نکروز به دنبال اگرواینفیلتراسیون (Agroinfiltration) است که در آن توالیهای رمزگذاری کننده برای پروتئینهای ترشحی در راستای بیان cDNA ژنهای مورد نظر در برگها شناسایی میشوند مانند Avr2 از قارچ C. fulvum (Luderer et al., 2002؛ Takken et al., 2000). اخیراً یک ابزار بیوانفورماتیکی به نام EffectorP معرفی شده است که برای اولین بار از سکرتوم (Secretome) به جای ویژگیهای عمومی ذکر شده در جهت ارتقاء پیش‌بینی پروتئینهای قارچی افکتوری از استفاده مینماید (Sperschneider et al., 2018). با توجه به اینکه این برنامه از خصوصیات مبتنی بر توالی در جهت پیش‌بینی افکتورهای قارچی از سکرتوم استفاده مینماید، وابستگی مستقیم به خصوصیات ذکر شده قبلی مربوط به انتخاب افکتورها مانند بیان افتراقی در شرایط گیاهی را محدود مینماید. در هر صورت، افکتورهای قارچی یک گروه بسیار ناهمگن از پروتئینها هستند و اگرچه رویکردهای جدیدی مانند EffectorP، این امر را تسهیل کرده است، اما بهصورت کلی شناسایی و انتخاب افکتورهای قارچی فرایند بسیار دشواری میباشد (Mirzadi Gohari et al., 2015). دسترسی به توالی ژنوم کامل بیمارگرهای خویشاوند یا استرینهای مختلف از یک گونه بیمارگر، امکان مطالعات مقایسهای در جهت شناسایی افکتورهای اصلی یا افکتورهای مختص دودمان را فراهم نموده است. مقایسه ژنوم بیمارگرهای قارچی گیاه ذرت شامل Ustilago maydis و Sporisorium reilianum منجر به شناسایی ۴۳ ناحیه ژنومی گردیده است که برخی از آنها در یکی از گونهها کاملاً وجود نداشت. قابل توجه آنکه این نواحی واگرا حاوی ژنهایی بودند که منحصراً در شرایط گیاهی بیان میشوند و پروتئینهای ترشحی (افکتورها) را رمزگذاری می‌نمودند (Wollenberg and Schirawski, 2014). حذف ژنها در این نواحی غنی از افکتور نقش آنها را در بیماریزایی این بیمارگرها اثبات نمود؛ در نتیجه، این مطالعه توانایی ژنومیکس مقایسهای را در انتخاب ژنها بهعنوان افکتورهای منتخب نشان داد(Schirawski et al., 2010) . علاوه بر این، مقایسه ژنوم بیمارگرها نقش مهمی در جهت شناسایی افکتورهای اصلی و مختص دودمان بازی مینماید. بهعنوان مثال، انجام مقایسه ژنومی بین چندین جدایه از بیمارگر آوندی Verticillium dahliae، منجر به شناسایی نواحی ژنومی بزرگی شده است. این نواحی بهطور اختصاصی در داخل یک زیر مجموعه از جمعیت‌های بیمارگر وجود دارند. این نواحی غنی از ژنهای منتخب افکتوری (ژنهایی که منحصراً در شرایط گیاهی بیان شده و منجر به تولید پروتئینهای ترشحی میشوند) هستند و در کلنیزاسیون بافتهای گیاه میزبان مشارکت دارند(De Jonge et al., 2013) . ژنهای افکتوری در بیمارگرهای گیاهی مانند Leptosphaeria maculans وF. oxysporum بر روی کروموزومهای خاصی تحت عنوان کروموزومهای غیرضروری (dispensable chromosomes) قرار دارند که در رشد بیمارگر نقشی نداشته، اما در بیماریزایی ایـن بیمارگرها مشـارکت دارند (Balesdent et al., 2013؛ Ma et al., 2010). مـقایسـه این گونه کروموزوم‌ها بین بیمارگرهای مرتبط، کشف و شناسـایی افکتورها را تسـهیل نمـوده اسـت. بـهعنوان مثال، مقایـسـه کرومـوزوم‌های غـیرضـروری بیـن بیمـارگر قارچـی آلاینده حبوبـات Fusarium oxysporum f. sp. medicaginis با کـرومـوزوم‌های F. oxysporum f.sp. pisi و F. oxysporum f. sp. ciceris منجر به شناسایی نواحی ژنومی کوچک و حفاظت‌شدهای گردیده است که حاوی ژنهایی هستند که منحصراً در شرایط گیاهی بیان شده و پروتئینهای ترشحی را تولید مینمایند (Balesdent et al., 2013). همانطور که قبلاً ذکر شد، مقایسات ژنومیکی می‌توانند در شناسایی افکتورهایی که توسط سیستم ایمنی ذاتی تشخیص داده میشوند، استفاده شوند. مقایسه استرینهای بیماریزا و غیربیماریزا میتواند منجر به شناسایی چندشکلیهای تک نوکلئوتیدی (Single Nucleotide Polymorphism=SNPs) در نواحی کدکنندگی یک پروتئین منجر شده و یا به کشف چندشکلیهای حضور و عدم حضور در نواحی ژنومیکی مختص یک استرین بیماریزا یا غیربیماریزا بیانجامد. بهعنوان مثال، ژنومیک مقایسهای چندین استرین بیماریزا و غیربیماریزا در بیمارگرV. dahlia منجر به شناسایی یک ناحیه به طولkb ۵۰ گردید، که در این ناحیه یک ژن افکتوری به شدت بیان می‌شد. مطالعه دقیقتر نشان داد که این ناحیه در استرینهای غیربیماریزا وجود داشته ولی استرینهای بیماریزا فاقد آن هستند و متعاقباً اثبات گردید که این افکتور فاکتور بیماریزایی به نام Ave1 است که از طریق گیاهان گوجهفرنگی حاوی پروتئین مقاومت Ve1 شناسایی میگردد.
پاتوسیستم متشکل از بیمارگر قارچی Cladosporium fulvum و گیاه گوجهفرنگی
در راسـتای بررسی اساس ژنتیکی نقش افکتورها در تعاملات متقابل با گیاهان میزبان، از یافتههای موجود در پاتوسیستم متشکل از بیمارگر قارچی Cladosporium fulvum و گیاه گوجـهفرنـگی در این قسـمت اسـتفـاده شـد. قـارچ C. fulvum یک بیمارگر قارچی بیوتروفی غیراجباری میباشد که بیماری کپک برگی گوجهفرنگی را ایجاد میکند. منشأ این بیمارگر احتمالاً آمریکای مرکزی و جنوبی که منشأ اصلی گیاه گوجهفرنگی (Solanum lycopersicum L.) نیز است، میباشد. تاکنون، هیچ میزبان دیگری غیر از گیاه گوجهفرنگی برای این بیمارگر گزارش نشده است. اولین گزارش در مورد وقوع این بیماری بر روی گیاه گوجهفـرنـگی مربـوط به سـال 1883 در کارولیـنـای شـمالی آمریکاست ((Cooke, 1883. قبل از دهه 1960 این بیمارگر خسارت اقتصادی جدی در تولید گیاه گوجهفرنگی در سرتاسر جهان ایجاد میکرد، ولی بعد از مدتی به دلیل وارد کردن چندین ژن مقاومت Cf به این بیماری از گونههای وحشی گیاه گوجهفرنگی به داخل ارقام تجاری، آلودگی ناشی از این بیمارگر تا حد زیادی کاهش یافت (Zhao et al., 2022). در هر صورت، اپیدمیهای اخیر در تعدادی از کشورها که ارقام گوجهفرنگی فاقد ژنهای مقاومت Cf در آنها کشتوکار میشود و یا در مناطقی که کشت و کار ارقام گوجهفرنگی منجر به توسعه استرینهای قارچی که قادر به شکستن مقاومت ناشی از ژنهای مقاومت Cf هستند، گزارش شده است (de Wit, 1992, 2016). به دلیل عدم توالییابی ژنوم گیاه گوجهفرنگی بهطور کامل و شناسایی نژادهای متعددی از این بیمارگر که با ژنهای مقاومت Cfدر یک رقم خاص گیاه گوجهفرنگی در تعامل متقابل هستند، این پاتوسیستم بهعنوان یک مدل در جهت مطالعه مولکولی تعاملات متقابل یک بیمارگر قارچی با یک گیاه مطرح شدهاست (Thomma et al., 2005).
تعاملات سازگار و ناسازگار در پاتوسیستم بیمارگر قارچی Cladosporium fulvum و گیاه گوجهفرنگی
در شرایط رطوبت نسبی بالا و دمای پایین، کنیدیهای این بیمارگر در جهت توسعه هیفهای رونده بر روی سطح پایین برگهای گیاه گوجهفرنگی جوانه میزند؛ بهطوریکه این هیفها از طریق منافذ طبیعی (روزنهها) وارد برگهای گیاه گوجهفرنگی میشوند. این هیفها بعد از نفوذ ضخیمتر شده و فضای آپوپلاستی اطراف سلولهای مزوفیل گیاه گوجهفرنگی را کلنیزه میکنند (Bart et al., 2005). در این بیمارگر ساختارهای تغذیهای اختصاصی مانند اندام مکینه تولید نمیشود ولی بیمارگر میتواند در فضای آپوپلاستی حاوی قندها و اسیدهای آمینه (ساکارز و گلوتامین) زندگی کند (Joosten and de Wit, 1999). تقریباً 10 الی 14روز بعد از نفوذ بیمارگر، تعداد زیادی کنیدیوفور طویل در حال خروج از روزنههای سطح پایین برگهای آلـوده، تـولیـد مـیشوند. این رخدادها در واقع تعاملات سازگار در این پاتوسیستم محسـوب مـیگـردد که طـی آن گیـاه گوجـهفرنگی آلوده میشود. با این حال، در تعاملات ناسازگار، در محل ورود هیف رونده بـه داخـل فـضـای آپـوپلاسـتی، سـلولهای مـزوفیـلی گـیاه گوجـهفرنگی حضور این بـیمـارگر را تـشـخـیـص داده و واکنشهای دفاعی شامل واکنش فوقحساسیت مانع از رشد بیشتر بیمارگرهای بیوتروفی، روی میدهد (Stergiopoulos and de Wit, 2009).
در طی آلـودگی، ایـن بیمارگر پروتئینهای ترشحی کوچک غنی از اسید آمینه سیستئین که کوچکـتر از 21 کیلودالتون هستند را به داخل فضای آپوپلاستی گیاه گوجهفرنگی ترشح مینماید؛ در صورت عدم حضور پروتئین، متناظر مقاومتی Cf بهعنوان یک فاکتور بیماریزایی عمل نموده و در صورت حضور پروتئین متناظر که موجب تحریک لایه دوم دفاعی گیاه گوجهفرنگی میشود (Stergiopoulos and de Wit, 2009). این افکتورها امکان حمله و تجمع این بیمارگر را در بافتهای گوجهفرنگی فراهم مینمایند .این پروتئینهای افکتوری شامل Avr2، Avr4، Avr4E و Avr9 هستند که تعاملات آنها توسط پروتئینهای مقاومتی متناظر در گیاه به نامهای Cf-2، Cf-4، Cf-4E و Cf-9 تشخیص داده میشوند. علاوه بر اینها، چهار پروتئین خارج سلولی (Extracellular Protein) شامل Ecp1، Ecp2، Ecp4 و Ecp5 از این بیمارگر توصیف شده است، که تعاملات متقابل آنهـا بـا پـروتـئـین متـنـاظر در لایـنهـای گوجـهفرنـگی بـاعـث ایجاد واکـنـش فوقحســاسـیـت میشـود (de Wit, 2016). لازم بـه ذکـر اسـت کـه اخـیـراً دو پروتئـین از ایـن دسـتـه به نـامهـایEcp6 و Ecp7 نیز شـنـاسـایی شـدهانـد، امـا لایـنهـای گوجهفرنگـی حـاوی پـروتـئیـنهای مقـاومـتی مـتنـاظر با آنهـا شـناسایی نشـده اسـت. تـعـدادی از ایـن افـکتـورهـا، فـاکـتـورهای بیماریزایی تهاجمی (Offensive) مانند افکتور Avr2 و تعدادی نیز فاکتورهای بیماریزایی دفاعی (Defensive) مانند افکتورهای Avr4 و Ecp6 هستند (Stergiopoulos and de Wit, 2009؛ de Jonge and Thomma, 2009). همانطور که قبلاً ذکر گردید زمانی که یک فاکتور بیماریزایی از طریق سیستم ایمنی یک گیاه مقاوم تشخیص داده شود، این فاکتور بهعنوان فاکتور غیربیماریزا شناخته میشود. در سطح مولکولی، تشخیص افکتورهای این بیمارگر بهوسیله گیاه گوجهفرنگی از طریق پروتئینهای مقاومت Cf، انجام میشود. این گیرندهها در واقع گلیکوپروتئینهای خارج سیتوپلاسمی هستند که در غشا یک سلول گیاه گوجهفرنگی قرار گرفتهاند و متعلق به گروههای پروتئینی شبهگیرنده Receptor Like Proteins: RLPs هستند (Thomas et al., 1998). تحقیقات نشان داده است که حس و درک فاکتورهای غیربیماریزا از طریق پروتئینهای مقاومت Cfمتناظر در گیاه گوجهفرنگی باعث فعال شدن پاسخهای دفاعی مانند واکـنش فـوقحساسـیت میگردد (Rivas and Thomas, 2005). تاکنون ده ژن تولیدکننده افکتور در این بیمارگر شامل ژنهای Avr2، Avr4، Avr4E و Avr9 و شش ژن کدکننده پروتئینهای خارج سلولی Ecp شناسایی شدهاست. تصور بر این است که افکتورهای مختلف این بیمارگر عملکردهای ذاتی متفاوتی در ارتباط با بیماریزایی بر روی گیاه گوجهفرنگی دارا هستند. تاکنون نقش بیولوژیکی ذاتی تنها سه افکتور شامل Avr2، Avr4 و Ecp6 بهخوبی توصیف شده است، علیرغم اثبات نقش سایر پروتئینهای افکتوری بهعنوان فاکتور بیماریزایی جدید در این پاتوسیستم؛ ولی همچنان نقش بیولوژیکی ذاتی آنها نامشخص مانده است(Stergiopoulos and de Wit, 2009) .
افکتورAvr2
از لحاظ اندازه، پروتئین بالغ Avr2 از 58 اسیدآمینه تشکیل شده است که شناسایی این افکتور توسط سیستم ایمنی لاینهای گوجهفرنگی حاوی ژن مقاومت Cf-2 باعث بروز واکنش فوقحساسیت در این گیاهان میشود. هشت اسید آمینه سیستئین موجود در ساختار این افکتور در تشکیل چهار پل دیسولفیدی درگیر بوده که نقش بسزایی در پایداری این مولکول در فضای آپوپلاستی گیاه گوجهفرنگی دارند (Luderer et al., 2002). طی فرایند بیماریزایی، پروتئین Avr2 مانع از فعالیت چهار پروتئاز سیستئینی در گیاه گوجهفرنگی شامل Rcr3، Pip1، aleurain و TDI65 میشود و به این ترتیب، با هدف قرار دادن و مهار پروتئازهای میزبان که در سیستم دفاعی میزبان از اهمیت ویژهای برخوردار هستند، نقش تهاجمی در بیماریزایی بیمارگر ایفا میکند (Krüger et al., 2002). در حقیقت، نقش بیولوژیکی پروتئین Avr2 نه تنها در بیماریزایی بیمارگر قارچی C. fulvum بلکه در سـایر بیمارگرهای قارچی گـیاه گـوجـهفـرنـگی شامل Botrytis cinerea و Verticillium dahlia نیز به اثبات رسیدهاست؛ بهعلاوه بیان هترولوگوسی (غیرمتجانس) این پروتئین در گیاه آرابیدوپسیس باعث افزایش حساسیت این گیاه در مقابل بیمارگرهای مذکور میگردد (van Esse et al., 2007). در حضور پروتئین مقاومتی Cf-2 ،افکتور Avr2 بهعنوان یک فاکتور غیربیماریزایی عمل مینماید و تشخیص آن به واسطه مولکول Rcr3pimp انجام میگیرد. Rcr3pimp یک پروتئاز سیستئینی است که منشأ آن گیاه گوجهفرنگی وحشی Lycopersicon pimpinellifolium است. علیرغم این حقیقت که سازوکار دقیق تشخیص پروتئین Avr2 بهخوبی مشخص نشدهاست، تغییر ساختار پروتئین Rcr3 از طریق افکتور Avr2 بهجای بازدارندگی Rcr3، محتملترین عامل فعـالسـازی واکـنـشهـای دفـاعــی بـهواسـطــه پـروتـئیــن مـقـاومـتـی Cf-2 اسـت. یـک واریـانـت طبیعی Rcr3 در گیاه گوجهفرنگی(Lycopersicon esculentumRcr3esc) وجود دارد که موجب واکنش خودبخودی در حضور پروتئین Cf-2 بدون نیاز به حضور افکتور Avr2 میشود. پروتئین Rcr3esc همچنان فعالیت پروتئازی از خود نشان داده و احتمالاً دارای یک ساختار تغییر یافته سه بعدی در مقایسه با پروتئین Rcr3pimp است (Ballance et al., 1989؛ Rooney et al., 2005). اجتناب از واکنش فوقحساسیت ایجاد شده بهدلیل تعاملات متقابل بین پروتئینهای Avr2 و Cf-2میتواند از طریق جهشهای نقطـهای، حـذف و یا جاگذاری ترانسپوزونها در ژن Avr2 کسب گردد (Basse et al., 2002). تحقیق اخیر در مورد حضور چندشکلی در آلـلهـای ژن Avr2 در مجـمـوعه جـهانی از جـدایههای بیمارگر قارچ C. fulvum بیانگر تعدد چندشکلیهای غیرمترادف (Nonsynonymous Polymorphism) در مقایسه با چندشکلیهای مترادف (Synonymous Polymorphism) بود که بیانگر انتخاب تغییرپذیر مثبت است. اکثر حذفها و جاگذاریهای رخ داده در ناحیه کدکننده این ژن منجر به تولید پروتئینهای Avr2 ناقص میشود (Stergiopoulos et al., 2007).
افکتور Avr4
ژن Avr4 پروتئـیـنی بـهطـول 86 اسـیـد آمـیـنـه حـاوی هـشت اسـید آمینه سیستین را رمزگذاری میکند (Basse et al., 2000). بر اساس الگوی اتصال دیسولفیدیAvr4 ، این پروتـئـیـن دارای شـباهـت سـاخـتاری به پروتئینهای دارای دومین متصلشونده به کیتین بیمهرگان، از قبیل تـاکـیسـیتـین Tachycitin(ine-ChBD) است (Bolton et al., 2008). در حقیقت، اتصال این پروتئین به مولکول کیتین بهصورت آزمایشگاهی تأیید شده و نشان داده شده است که این پروتئین قادر است از قارچهای کیتیندار مانند Trichoderma viride و Botrytis cinerea در برابر کیتینازهای گیاهی محافظت نماید (Ciuffetti et al., 2010). درنتیجه، نقش محافظتی این پروتئین از بیمارگر C. fulvum در برابر کیتینازهای گیاهی طی فرایند آلودگی گیاه گوجهفرنگی پیشنهاد شده است. از آنجا که ژن Avr4 منحصراً در طی مراحل آلودگی گیاه گوجهفرنگی، زمانیکه این بیمارگر در معرض کیتیناز گیاهی قرار میگیرد، بیان میشود، دلیل محکمی دال بر نقش بیماریزایی این پروتئین فراهم میگردد (Cooke, 1883؛ van Esse et al., 2007). خاموشی ژن Avr4 در بیمارگر C. fulvum بهصورت معناداری بیماریزایی این بیمارگر را روی گیاه گوجهفرنگی کاهش میدهد. علاوه بر این، گیاهان گوجهفرنگی که پروتئین Avr4 در آنها بیان شده است، بسیار حساس به بیمارگر C. fulvum و دیگر بیمارگرهای کیتیندار گیاه گوجهفرنگی (مانند B. cinerea) میباشند(Van den Burg et al., 2006) . در حضور پروتئین مقاومتی Cf-4 افکتور Avr4 واکنش فوقحساسیت یا مرگ برنامهریزی شده سلولها را تحریک مینماید، اما ایزوفرمهایی از این پروتئین در طبیعت یافت شده است که واکنش فوقحساسیت بهدلیل برهمکنش پروتئینهای Cf-4 و Avr4 را ایجاد نمیکنند. این قبیل ایزوفرمها، جایگزینیهای غیرمترادف بیش از حدی در مقایسه با جایگزینیهای مترادف نشان میدهند که این امر پیشنهاد مینماید که این پروتئین تحت انـتخـاب تـنوعپذیر مثـبت بـوده اسـت؛ در حالیکه، اکـثریت تنوعهای طبیعی مشاهده شده در پروتئین Avr4 شامل جهشهای نقطهای است که اغلب موجب جایگزینی اسید آمینههای سیستئینی میشود (de Jonge et al., 2013). واریانتهای ناپایدار حاصله این افکتور اغلب به پروتئازهای گیاهی بسیار حساس بوده، اما خاصیت متصلشوندگی آنها به مولکول کیتین حفظ شده است. درنتیجه، این امر از یک سو موجب حفظ خاصیت بیماریزایی پروتئینها شده اما از سوی دیگر، مانع از تجمع Avr4 در فضای آپوپلاستی و تحریک واکنش فوقحساسیت در گیاهان حـاوی پروتئین مقاومـتـی Cf-4 نـیـز میشود (Joosten et al., 1997). همولوگ افکتور Avr4 در سایر بیمارگرهای قارچی متعلق به رده قارچهای ناقص Dothideomycete)) از جمله Mycosphaerella fijiensis، عامل ایجادکننده بیماری سیاه سیگاتوکای موز شناسایی شده است. اثبات شده است که Avr4 موجود در قارچ M. fijiensis یک ارتولوگ عملکردی از افکتور C. fulvum Avr4 است که از دیواره سلولی قارچی در برابر هیدرولیز توسط کیتینازهای گیاهی از طریق اتصال به کیتین محافظت میکند و علیرغم شباهت کم با توالی C. fulvum Avr4، این ارتولوگ قادر به ایجاد واکنش فـوقحسـاسـیت بر روی لاینهـای گوجـهفـرنـگی حاویCf-4 است (de Jonge et al., 2009).
افکتور Ecp6
این افکتور یک پروتئین به طول ۲۲۸ اسیدآمینه حاوی سه دومین LysM متصلشونده به کربوهیدرات را رمزگذاری مینماید (de Jonge et al., 2009). نقش ذاتی این افکتور اخیراً توصیف شده و نتایج حاصله که در مجله معتبر Science به چاپ رسیده، بیانگر این موضوع است که این افکتور قادر به اتصال به قطعات کوچک کیتینی که از دیواره سلولی قارچ در طی فرایند آلودهسازی آزاد میشوند، است. این قطعات آزاد شده کیتینی می‌توانند از طریق گیرندههای موجود در سطح غشاء سلولهای گیاه گوجهفرنگی شناسایی شده و منجر به فعال شدن اولین لایه دفـاعـی گـیـاه (PTI) شـوند (de Jonge et al., 2010). پرهیز از تشخیص مولکولهای کیتین بسیار اهمیت دارد، به این دلیل که خاموشی ژن Ecp6، موجب کاهش بیماریزایی بیمارگر C. fulvum روی گیاه گوجهفرنگی میگردد (Bolton et al., 2008). در واقع، این افکتور توسط این بیمارگر به فضای آپوپلاستی ترشح شده و مانع از تشخیص مولکولهای کیتین توسط سیستم ایمنی ذاتی گیاه (یا به عبارتی مانع از فعال شدن PTI) میگردد. همولوگهای متعددی مانند Mg1LysM و Slp1 از این افکتور در گونههای مختلف قارچی شناسایی شدهاند؛ پیشنهاد شدهاست که این افکتور نقش مهمی در جلوگیری از ایمنی تحریک شده بهوسیله مولکول کیتین در بسیاری از تعاملات متقابل بین بیمارگرهای قارچی و گیاهان میزبان بازی دارد (de Jonge et al., 2009). نقش بیولوژیکی این افکتور در دو بیمارگر قارچی شامل Zymoseptoria tritici و Magnaporthe oryza توصیف شده است. قارچ Z. tritici (عامل بیماری سپتوریوز گندم) سه افکتور حاوی دومین LysM به نامهای (Mg1LysM،Mg3LysM و MgxLysM) که همولوگ Ecp6 هستند، ترشح مینماید. مشابه با افکتور Ecp6در بیمارگر C. fulvum، هر دو افکتور Mg1LysM و Mg3LysM قادر به اتصال به مولکولهای کیتین هستند، ولی برخلاف افکتور Ecp6 هر دو افکتور باعث محافظت از بیمارگر قارچی Z. tritici در برابر کیتینازهای گیاهی میشوند. علاوه بر این، مشخص شده است که منحصراً Mg3LysM مانع از ایمنی تحریک شده بهوسیله مولکول کیتین میگردد. در هر صورت، منحصراً موتانتهایی که در آنها ژن Mg3LysM حذف گردیده است، بهصورت معنی‌داری قدرت بیماریزایی خود را روی گیاه گندم از دست میدهند (Marshall et al., 2011). مشابه با افکتورهای Ecp6 و Mg3LysM، بیمارگر قارچی Magnaporthe oryza (عامل بیماری بلاست برنج) افکتوری تحت عنوان Slp1 دارد که به قطعات کوچک کیتین متصل شده و مانع از شناسایی آنها توسط گیرندههـای تـشخیصی کـیتـینی میگردد (Marshall et al., 2011). گیرنده CEBiP = Chitin Elicitor Binding Protein که قادر به تشخیص مولکولهای کیتین و فعال نمودن PTI است، در گیاه برنج به خوبی توصیف شده است. علاوه بر این، اثبات شدهاست که افکتور Slp1 مانع از فعال شدن ایمنی مبتنی بر مولکول کیتین از طریق رقابت با گیرنده CEBiP برای اتصال به مولکول کیتین میشود (Mentlak et al., 2012). این امر محتمل است که افکتور Ecp6 همچنین قادر به رقابت با گیرندههای الگویی تشخیصی گیاه گوجهفرنگی که مولکول کیتین را تشخیص میدهد، باشد (de Jonge et al., 2009).
منابع References
Balesdent, M.H., Fudal, I., Ollivier, B., Bally, P., Grandaubert, J., Eber, F., Chèvre, A.M., Leflon, M. and Rouxel, T. 2013. The dispensable chromosome of L eptosphaeria maculans shelters an effector gene conferring avirulence towards Brassica rapa. New Phytologist 198(3): 887-898.
Ballance, G., Lamari, L. and Bernier, C. 1989. Purification and characterization of a host-selective necrosis toxin from Pyrenophora tritici-repentis. Physiological and Molecular Plant Pathology 35(3): 203-213.
Barlowe, C and Miller, E. 2013. Secretory protein biogenesis and traffic in the early secretory pathway. Genetics 193(2): 383-410.
Bart, P.H.J., Thomma, H., van Esse, P., Crous, P. and de Wit, P. 2005. Cladosporium fulvum (syn. Passalora fulva), a highly specialized plant pathogen as a model for functional studies on plant pathogenic Mycosphaerellaceae. Molecular Plant Pathology 6(4): 379-393.
Basse, C.W., Kolb, S. and Kahmann, R. 2002. A maize‐specifically expressed gene cluster in Ustilago maydis. Molecular Microbiology 43(1): 75-93.
Basse, C.W., Stumpferl, S. and Kahmann, R. 2000. Characterization of a Ustilago maydis gene specifically induced during the biotrophic phase: evidence for negative as well as positive regulation. Molecular and Cellular Biology 20(1): 329-339.
Bolton, M.D., Van Esse, H.P., Vossen, J.H., De Jonge, R., Stergiopoulos, I., Stulemeijer, I.J., Van Den Berg, G.C., Borrás‐Hidalgo, O., Dekker, H.L., De Koster, C.G. and De Wit, P.J. 2008. The novel Cladosporium fulvum lysin motif effector Ecp6 is a virulence factor with orthologues in other fungal species. Molecular microbiology 69(1): 119-136.
Ciuffetti, L.M., Manning, V.A., Pandelova, I., Betts, M.F. and Martinez, J.P. 2010. Host‐selective toxins, Ptr ToxA and Ptr ToxB, as necrotrophic effectors in the Pyrenophora tritici‐repentis–wheat interaction. New Phytologist 187(4): 911-919.
Cooke, M. 1883. New american fungi. Grevillea 12: 22-33.
de Jonge, R., Bolton, M.D., Kombrink, A., van den Berg, G.C., Yadeta, K.A. and Thomma, B.P. 2013. Extensive chromosomal reshuffling drives evolution of virulence in an asexual pathogen. Genome Research 23(8): 1271-1282.
de Jonge, R. and Thomma, B.P. 2009. Fungal LysM effectors: extinguishers of host immunity? Trends in Microbiology 17(4): 151-157.
De Jonge, R., Peter van Esse, H., Kombrink, A., Shinya, T., Desaki, Y., Bours, R., Van Der Krol, S., Shibuya, N., Joosten, M.H. and Thomma, B.P. 2010. Conserved fungal LysM effector Ecp6 prevents chitin-triggered immunity in plants. Science 329(5994): 953-955.
de Wit, P.J. 1992. Molecular characterization of gene-for-gene systems in plant-fungus interactions and the application of avirulence genes in control of plant pathogens. Annual Review of Phytopathology 30(1): 391-418.
de Wit, P.J.G.M. 2016. Cladosporium fulvum Effectors: Weapons in the Arms Race with Tomato. Annual Review of Phytopathology 54(1):1-23.
de Wit, P.J.G.M., Mehrabi, R., Van Den Burg, H. and Stergiopoulos, I. 2009. Fungal effector proteins: past, present and future. Molecular Plant Pathology 10(6): 735–747.
Dean, R.A., Talbot, N.J., Ebbole, D.J., Farman, M.L., Mitchell, T.K., Orbach, M.J., Thon, M., Kulkarni, R., Xu, J.R., Pan, H. and Read, N.D. 2005. The genome sequence of the rice blast fungus Magnaporthe grisea. Nature 434: 980–986.
Dodds, P. 2023. From Gene-for-Gene to Resistosomes: Flor's Enduring Legacy. MPMI 36(8): 461–467.
D'Silva, I. and Heath, M.C. 1997. Purification and characterization of two novel hypersensitive response-inducing specific elicitors produced by the cowpea rust fungus. Journal of Biological Chemistry 272(7): 3924-3927.
Duplessis, S., Cuomo, C.A., Lin, Y.C., Aerts, A., Tisserant, E., Veneault-Fourrey, C., Joly, D.L., Hacquard, S., Amselem, J., Cantarel, B.L. et al. 2011. Obligate biotrophy features unraveled by the genomic analysis of rust fungi. PNAS 108(22): 9166-9171.
Friesen, T.L., Meinhardt, S.W. and Faris, J.D. 2007. The Stagonospora nodorum‐wheat pathosystem involves multiple proteinaceous host‐selective toxins and corresponding host sensitivity genes that interact in an inverse gene‐for‐gene manner. The Plant Journal 51(4): 681-692.
Ghiasi Noei, F., Imami, M., Didaran, F., Ghanbari, M.A., Zamani, E., Ebrahimi, A., Aliniaeifard, S., Farzaneh, M., Javan-Nikkhah, M., Feechan, A. and Mirzadi Gohari, A. 2022. Stb6 mediates stomatal immunity, photosynthetic functionality, and the antioxidant system during the Zymoseptoria tritici-wheat interaction. Frontier in Plant Science 13: 1004691.
Hetmann, A. and Kowalczyk, S. 2019. Suppression of PAMP-triggered immunity (PTI) by effector proteins synthesized by phytopathogens and delivered into cells of infected plant. Postepy Biochemii 22: 65(1): 58-71.
Joosten, M.H. and de Wit, P.J. 1999. The tomato– Cladosporium fulvum interaction: A versatile experimental system to study plant-pathogen interactions. Annual Review of Phytopatholog 37(1): 335-367.
Joosten, M., Vogelsang, R., Cozijnsen, T.J., Verberne, M.C. and de Wit, P.J. 1997. The biotrophic fungus Cladosporium fulvum circumvents Cf-4-mediated resistance by producing unstable AVR4 elicitors. The Plant Cell 9(3): 367-379.
Kämper, J., Kahmann, R., Bölker, M., Ma, L.J., Brefort, T., Saville, B.J., Banuett, F., Kronstad, J.W., Gold, S.E., Müller, O. and Perlin, M.H. 2006. Insights from the genome of the biotrophic fungal plant pathogen Ustilago maydis. Nature 444: 97–101.
Kema, G.H.J., Mirzadi Gohari, A., Aouini, L., Hay, G., Ware, S.B., Van Den Bosch, F., Manning-Smith, R., Alonso-Chavez, V., Helps, J., Ben M'Barek, S., Mehrabi, R., Diaz-Trujillo, C., Zamani, E., et al. 2018. Stress and sexual reproduction affect the dynamics of the wheat pathogen effector AvrStb6 and strobilurin resistance. Nature Genetics 50: 375-380.
Kruger, J., Thomas, C.M., Golstein, C., Dixon, M.S., Smoker, M., Tang, S., Mulder, L. and Jones, J.D. 2002. A tomato cysteine protease required for Cf-2-dependent disease resistance and suppression of autonecrosis. Science 296(5568): 744-747.
Lo Presti, L., Lanver, D., Schweizer, G., Tanaka, S., Liang, L., Tollot, M., Zuccaro, A., Reissmann, S. and Kahmann, R. 2015. Fungal effectors and plant susceptibility. Annual Review of Plant Biology 66: 513-545.
Luderer, R., Takken, F.L., de Wit, P.J.d. and Joosten, M.H. 2002. Cladosporium fulvum overcomes Cf‐2‐mediated resistance by producing truncated AVR2 elicitor proteins. Molecular Microbiology 45(3): 875-884.
Ma, L.J., Van Der Does, H.C., Borkovich, K.A., Coleman, J.J., Daboussi, M.J., Di Pietro, A., Dufresne, M., Freitag, M., Grabherr, M., Henrissat, B. and Houterman, P.M. 2010. Comparative genomics reveals mobile pathogenicity chromosomes in Fusarium. Nature 464(7287): 367-373.
Mapuranga, J., Zhang, L., Zhang, N. and Yang Wenxiang, Y. 2022. The haustorium: The root of biotrophic fungal pathogens. Plant Pathogen Interactions 13(29): 963705.
Marshall, R., Kombrink, A., Motteram, J., Loza-Reyes, E., Lucas, J., Hammond-Kosack, K.E., Thomma, B.P. and Rudd, J.J. 2011. Analysis of two in planta expressed LysM effector homologs from the fungus Mycosphaerella graminicola reveals novel functional properties and varying contributions to virulence on wheat. Plant Physiology 156(2): 756-769.
Mendgen, K. and Hahn, M. 2002. Plant infection and the establishment of fungal biotrophy. Trends in plant science 7(8): 352-356.
Mentlak, T.A., Kombrink, A., Shinya, T., Ryder, L.S., Otomo, I., Saitoh, H., Terauchi, R., Nishizawa, Y., Shibuya, N., Thomma, B.P. and Talbot, N.J. 2012. Effector-mediated suppression of chitin-triggered immunity by Magnaporthe oryzae is necessary for rice blast disease. The Plant Cell 24(1): 322-335.
Gohari, A.M., Ware, S.B., Wittenberg, A.H., Mehrabi, R., M'Barek, S.B., Verstappen, E.C., Van der Lee, T.A., Robert, O., Schouten, H.J., De Wit, P.P. and Kema, G.H. 2015. Effector discovery in the fungal wheat pathogen Zymoseptoria tritici. Molecular Plant Pathology 16(9): 931-945.
Mukhi, N., Gorenkin, D. and Banfield, M.J. 2020. Exploring folds, evolution and host interactions: understanding effector structure/function in disease and immunity. New Phytologist 227 (2): 326–333.
Pedersen, C., ver Loren van Themaat, E., McGuffin, L.J., Abbott, J.C., Burgis, T.A., Barton, G., Bindschedler, L.V., Lu, X., Maekawa, T., Wessling, R., Cramer, R., Thordal-Christensen, H., Panstruga, R. and Spanu, P.D. 2012. Structure and evolution of barley powdery mildew effector candidates. BMC Genomics 13: 694.
Oerke, E.C. 2006. Crop losses to pests. The Journal of Agricultural Science 144(1): 31-43.
Rivas, S. and Thomas, C.M. 2005. Molecular interactions between tomato and the leaf mold pathogen Cladosporium fulvum. Annual Review of Phytopathology 43: 395-436.
Rooney, C.E., Van`t Klooster, J.W., van der Hoom, R.A., Joosten, M.H., Jones, J.D., de Wit, P.J. 2005. Cladosporium Avr2 inhibits tomato Rcr3 protease required for Cf-2-dependent disease resistance Science 308(5729): 1783-1786.
Raffaele, S., Farrer, R.A., Cano, L.M., Studholme, D.J., MacLean, D., Thines, M., Jiang, R.H., Zody, M.C., Kunjeti, S.G., Donofrio, N.M., Meyers, B.C., Nusbaum, C. and Kamoun, S. 2010. Genome evolution following host jumps in the Irish potato famine pathogen lineage.SCIENCE 330(6010): 1540-1543.
Sánchez-Vallet, A., Fouché, S., Fudal, I., Hartmann, F.E., Soyer, J.L., Tellier, A. and Croll, D. 2018. The genome biology of effector gene evolution in filamentous plant pathogens. Annual Review of Phytopathology 56: 21-40.
Schottens-Toma I.M. and de Wit, P.J. 1988. Purification and primary structure of a necrosis-inducing peptide from the apoplastic fluids of tomato infected with Cladosporium fulvum (syn. Fulvia fulva). Physiological and Molecular Plant Pathology 33(1): 59-67.
Schirawski, J., Mannhaupt, G., Münch, K., Brefort, T., Schipper, K., Doehlemann, G. Di Stasio, M., Rössel, N., Mendoza-Mendoza, A., Pester, D. and Müller, O. 2010. Pathogenicity determinants in smut fungi revealed by genome comparison. Science 330(6010): 1546-1548.
Song, J., Win, J., Tian, M., Schornack, S., Kaschani, F., Ilyas, M., van der Hoorn, R.A. and Kamoun, S. 2009. Apoplastic effectors secreted by two unrelated eukaryotic plant pathogens target the tomato defense protease Rcr3. PANS 106(5): 1654-1659.
Sperschneider, J., Dodds, P.N., Gardiner, D.M., Singh, K.B. and Taylor, J.M. 2018. Improved prediction of fungal effector proteins from secretomes with EffectorP 2.0. Molecular Plant Pathology 19(9): 2094-2110.
Strange, R.N. and Scott, P.R. 2005. Plant disease: a threat to global food security. Annual Review of Phytopathology. 43: 83-116.
Stephenson, S.A., Hatfield, J., Rusu, A.G., Maclean, D.J. and Manners, J.M. 2000. CgDN3: an essential pathogenicity gene of Colletotrichum gloeosporioides necessary to avert a hypersensitive-like response in the host Stylosanthes guianensis. Molecular Plant-Microbe Interactions 13(9): 929-941.
Stergiopoulos, I., de Kock, M.J., Lindhout, P. and de Wit, P.J. 2007. Allelic variation in the effector genes of the tomato pathogen Cladosporium fulvum reveals different modes of adaptive evolution. Molecular Plant-Microbe Interactions 20(10): 1271-1283.
Stergiopoulos, I. and de Wit, P.J. 2009. Fungal effector proteins. Annual Review of Phytopathology 47: 233-263.
Takken, F.L., Luderer, R., Gabriëls, S.H., Westerink, N., Lu, R., De Wit, P.J. and Joosten, M.H. 2000. A functional cloning strategy, based on a binary PVX‐expression vector, to isolate HR‐inducing cDNAs of plant pathogens. The Plant Journal 24(2): 275-283.
Thomas, C.M., Dixon, M.S., Parniske, M., Golstein, C. and Jones, J.D. 1998. Genetic and molecular analysis of tomato Cf genes for resistance to Cladosporium fulvum. Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series B: Biological Sciences 353(1374): 1413-1424.
Thomma, B.P., van Esse, H.P., Crous, P.W. and de Wit, P.J. 2005. Cladosporium fulvum (syn. Passalora fulva), a highly specialized plant pathogen as a model for functional studies on plant pathogenic Mycosphaerellaceae. Molecular Plant Pathology 6(4): 379-393.
Tuori, R., Wolpert, T. and Ciuffetti, L. 1995. Purification and immunological characterization of toxic components from cultures of Pyrenophora tritici-repentis. Molecular Plant-Microbe Interactions 9(43): 10.3.
Van Kan, J.A. 2006. Licensed to kill: the lifestyle of a necrotrophic plant pathogen. Trends in plant science 11(5): 247-253.
Van den Burg, H.A., Harrison, S.J., Joosten, M.H., Vervoort, J. and de Wit, CP.J. 2006. ladosporium fulvum Avr4 protects fungal cell walls against hydrolysis by plant chitinases accumulating during infection. Molecular Plant-Microbe Interactions 19(12): 1420-1430.
Van der Does, H.C., Duyvesteijn, R., Goltstein, P., Schie, C., Manders, E., Cornelissen, B and Rep, M. 2008. Expression of effector gene SIX1 of Fusarium oxysporum requires living plant cells. Fungal Genetics Biology 45(9): 1257-1264.
van Esse, H.P., Bolton, M.D., Stergiopoulos, I., de Wit, P.J. and Thomma, B.P. 2007. The chitin-binding Cladosporium fulvum effector protein Avr4 is a virulence factor. Molecular Plant-Microbe Interactions 20(9): 1092-1101.
Vleeshouwers, V.G. and Oliver, R.P. 2014. Effectors as tools in disease resistance breeding against biotrophic, hemibiotrophic, and necrotrophic plant pathogens. Molecular pLant-Microbe Interactions 27(3): 196-206.
Wollenberg, T. and Schirawski, J. 2014. Comparative genomics of plant fungal pathogens: The Ustilago sporisorium paradigm. PLoS Pathogy 10(7): e1004218.
Yoshida, M., Takayanagi, Y., Inoue, K., Kimura, T., Young, L.J., Onaka, T. and Nishimori, K. 2009. Evidence that oxytocin exerts anxiolytic effects via oxytocin receptor expressed in serotonergic neurons in mice. Journal of Neuroscience 29(7): 2259-2271.
Yu, I., Parker. J. and Bent A.F. 1998. Gene-for-gene disease resistance without the hypersensitive response in Arabidopsis dnd1 mutant. PNAS 95(13): 7819-7824.
Zhao, T., Pei, T., Jiang, J., Yang, H., Zhang, H., Li, J. and Xu, X. 2022. Understanding the mechanisms of resistance to tomato leaf mold: A review. Horticultural Plant Journal 8(6): 667-675.
