A genetically linked pair of NLR immune receptors show contrasting patterns of evolution
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Throughout their evolution, plant nucleotide-binding leucine-rich-repeat receptors (NLRs) have acquired widely divergent unconventional integrated domains that enhance their ability to detect pathogen effectors. However, the functional dynamics that drive the evolution of NLRs with integrated domains (NLR-IDs) remain poorly understood. Here, we reconstructed the evolutionary history of an NLR locus prone to unconventional domain integration and experimentally tested hypotheses about the evolution of NLR-IDs. We show that the rice ( Oryza sativa ) NLR Pias recognizes the effector AVR-Pias of the blast fungal pathogen Magnaporthe oryzae . Pias consists of a functionally specialized NLR pair, the helper Pias-1 and the sensor Pias-2, that is allelic to the previously characterized Pia pair of NLRs: the helper RGA4 and the sensor RGA5. Remarkably, Pias-2 carries a C-terminal DUF761 domain at a similar position to the heavy metal–associated (HMA) domain of RGA5. Phylogenomic analysis showed that Pias-2/RGA5 sensor NLRs have undergone recurrent genomic recombination within the genus Oryza , resulting in up to six sequence-divergent domain integrations. Allelic NLRs with divergent functions have been maintained trans-species in different Oryza lineages to detect sequence-divergent pathogen effectors. By contrast, Pias-1 has retained its NLR helper activity throughout evolution and is capable of functioning together with the divergent sensor-NLR RGA5 to responds to AVR-Pia. These results suggest that opposite selective forces have driven the evolution of paired NLRs: highly dynamic domain integration events maintained by balancing selection for sensor NLRs, in sharp contrast to purifying selection and functional conservation of immune signaling for helper NLRs. Significance statement Plants have evolved sophisticated defense mechanisms to fend off pathogens. Plant nucleotide-binding leucine-rich repeat receptor (NLR) proteins play crucial roles in detecting pathogen molecules inside plant cells and mounting defense responses. Here, we identified the Pias gene from rice, which encodes the NLR pair Pias-1 “helper” and Pias-2 “sensor.” These proteins function together to detect the pathogen molecule AVR-Pias of Magnaporthe oryzae and defend against rice blast disease. Pias is allelic to the previously reported Pia gene. A comparison of Pias/Pia alleles among Oryza species showed that Pias/Pia helper is evolutionarily and functionally conserved, whereas the Pias/Pia sensor shows highly dynamic evolution, with various host domains integrated into similar positions, allowing it to detect a wide variety of pathogen molecules.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».