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New recognition specificity in a plant immune receptor by molecular engineering of its integrated domain

Cesari Stella, Xi Yuxuan, Declerck Nathalie, Chalvon Véronique, Mammri Léa, Pugnière Martine, Henriquet Corinne, de Guillen Karine, Chochois Vincent, Padilla André, Kroj Thomas. 2022. New recognition specificity in a plant immune receptor by molecular engineering of its integrated domain. Nature Communications, 13:1524, 13 p.

Article de revue ; Article de recherche ; Article de revue à facteur d'impact
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Résumé : Plant nucleotide-binding and leucine-rich repeat domain proteins (NLRs) are immune sensors that recognize pathogen effectors. Here, we show that molecular engineering of the integrated decoy domain (ID) of an NLR can extend its recognition spectrum to a new effector. We relied for this on detailed knowledge on the recognition of the Magnaporthe oryzae effectors AVR-PikD, AVR-Pia, and AVR1-CO39 by, respectively, the rice NLRs Pikp-1 and RGA5. Both receptors detect their effectors through physical binding to their HMA (Heavy Metal-Associated) IDs. By introducing into RGA5_HMA the AVR-PikD binding residues of Pikp-1_HMA, we create a high-affinity binding surface for this effector. RGA5 variants carrying this engineered binding surface perceive the new ligand, AVR-PikD, and still recognize AVR-Pia and AVR1-CO39 in the model plant N. benthamiana. However, they do not confer extended disease resistance specificity against M. oryzae in transgenic rice plants. Altogether, our study provides a proof of concept for the design of new effector recognition specificities in NLRs through molecular engineering of IDs.

Mots-clés Agrovoc : Oryza sativa, effecteur moléculaire, plante transgénique, résistance aux maladies, expression des gènes, immunité, Magnaporthe, amélioration des plantes

Mots-clés libres : Molecular engineering in plants, Pattern recognition receptors in plants, Plant molecular biology, Plant signalling

Agences de financement hors UE : Agence Nationale de la Recherche

Projets sur financement : (FRA) Récepteurs immunitaires de type NLR pour des résistances plus durables chez les céréales, (FRA) Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée

Auteurs et affiliations

  • Cesari Stella, INRAE (FRA) - auteur correspondant
  • Xi Yuxuan, INRAE (FRA)
  • Declerck Nathalie, Université de Montpellier (FRA)
  • Chalvon Véronique, INRAE (FRA)
  • Mammri Léa, Université de Montpellier (FRA)
  • Pugnière Martine, Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (FRA)
  • Henriquet Corinne, Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (FRA)
  • de Guillen Karine, Université de Montpellier (FRA)
  • Chochois Vincent, CIRAD-PERSYST-UMR Qualisud (FRA) ORCID: 0000-0003-1348-9936
  • Padilla André, Université de Montpellier (FRA)
  • Kroj Thomas, INRAE (FRA) - auteur correspondant

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/606400/)

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