Rezistenta Florii – Soarelui (helianthus Annuus L.) la Lupoaie (orobanche Cumana Wallr.) Mecanisme Genetico Moleculare Si Fiziologice

”Rezistența florii – soarelui (Helianthus annuus L.) la lupoaie (Orobanche cumana Wallr.): mecanisme genetico-moleculare și fiziologice”

CUPRINS 

REZUMATUL PROIECTULUI ȘI CARACTERISTICA SARCINILOR PROPUSE SPRE REALIZARE PENTRU ETAPA DE RAPORTARE

Activitățile realizate pe parcursul trimestrului I al proiectului de cercetare fundamentală Rezistența florii-soarelui (Helianthus annuus L.) la lupoaie (Orobanche cumana Wallr.): mecanisme genetico-moleculare și fiziologice (2015 – 2018) de către echipa de cercetători ai Centrului universitar Biologie Moleculară (CBM, UnAȘM) au vizat următoarele obiective:

Descrierea comparativă a diferitor tipuri de mecanisme de rezistență și componentele moleculare de bază.

Compararea mecanismelor implicate în rezistența în cadrul patosistemului florea-soarelui – lupoaia cu sistemele de referință “gazdă – parazit” la plante și mecanismele de rezistența generale manifestate la plante față de paraziți;

Evidențierea prin comparare a lacunelor în cunoștinețele privind mecanismele de rezistență a florii-soarelui la lupoaie, la nivelul actorilor moleculari (gene, proteine, metaboliți) de bază implicați în mecanismele (căi de semnalizare) descrise în publicații;

Evidențierea specificului în interacțiunea floarea-soarelui – lupoaia;

Poziționarea filogenetică a lupoaiei și a speciilor înrudite (familia Orobanchaceae);

Evidențierea particularităților evoluției genomurilor (nuclear, plastidic și mitocondrial) la Orobanchaceae, în contextul trecerii la modul de viață obligator-parazit.

– Elaborarea schemei model de realizare a experiențelor.

Studiul diferitor modele experimentale în scopul identificării perioade de studiu a reacției de răspuns

Realizarea unei experiente model pentru a verifica corectitudinea etapelor experimentale

Pentru realizarea obiectivelor enumărate au fost analizate cca. 400 publicații, care au inclus reviste internaționale, naționale și teze de doctorat. Informații suplimentare au fost obținute din trei proiecte web-bazate curente: (1) ANGIOSPERM PHYLOGENY WEBSITE, versiunea 13, (http://www.mobot.org/MOBOT/research/APweb/), care oferă informații privind filogeniile și sistematica în circumscripțiile curente pentru clasificarea și înrudirea taxoanelor de plantelor; (2) Parasitic Plant Connection, (http://www.parasiticplants.siu.edu/), o colecție a cunoștințelor privind plantele parazite și (3) Parasitic Plant Genome Project (PPGP, http://ppgp.huck.psu.edu/), un proiect cu scopul de a efectua analiza genomică funcțională comparativă a plantelor parazite și descoperirea modificărilor la nivelul genomului care au dus la adoptarea stilului de viață parazit, precum și a consecințelor care au rezultat ca urmare a adoptării parazitismului.

Rezultatele investigațiilor bibliografice au permis înțelegerea amplasării filogenetice a lupoaiei (O. cumana) în contextul evoluției parazitismului, gradulului de evoluție și ale tendințelor evoluției parazitismului la plantele angiosperme parazite și în special în familia Orobanchaceae. Au fost sintetizate cunoștințele actuale privind datele genomice la O.cumana și a speciilor înrudite și s-a efectuat o corelare dintre gradul de parazitism și tendințele evoluției genomului. Datele acumulate privind particularitățile genomului au indicat asupra unor structuri genomice particulare (de ex. nr. de cromozomi, prezența unor introni, deleția unor regiuni din geneomul plastidic) care pot fi utile pentru a studia mecanismele evoluției genomului, apartenența taxonomică specifică, evoluția populațiilor și interacțiunea lupoaie cu ecologia sa.

Ca rezultat al studiului literaturii a fost sintetizată informația privitor la mecanismele de rezistență declanșate în cazul atacului O. cumana asupra florii-soarelui dar și determinanții genetici ai acestor mecanisme în cazul în care aceștia sunt cunoscuți. În unele cazuri a fost trasată paralela cu alte patosisteme mai mult sau mai puțin similare pentru a completa golurile în înțelegerea mecanismelor de rezistență în sistemul H. annuus-O.cumana.

S-a constatat că H. annuus utilizează o serie de mecanisme specifice și nespecifice de rezistență întîlnite și în răspunsurile defensive ale altor plante cum ar fi sinteza fitoalexinelor cu rol diver inclusiv cel deinhibitori de germinare, fortificarea peretelui celular prin intermediul cross-linking-ului proteinelor, a depunerilor de caloză, suber, lignină (activarea căii fenilpropanoid), elevarea conținutului de peroxid de hidrogen (în paralel cu conținutul de peroxidază), sinteza defensinelor, declanșarea răspunsului hipersenzitiv, etc.

2. LISTA EXECUTORILOR

dr. hab.: M. Duca;

dr.: A. Port, O. Budeanu, A. Glijin, D. Elenciuc, T. Șestacova,V. Rotarenco;

doctoranzi: R. Martea, V. Nechifor, A. Calmiș, V. Munteanu, D. Abdușa, E. Neagu; Gîscă Ion, A. Acciu; O. Tabără;

masteranzi: M. Gorceag;

studenți: I. Doroș, D. Gumeniuc, A. Manole, R. Chilari, V. Gordeev.

REZULTATELE ȘTIINȚIFICE ALE CERCETĂRILOR EFECTUATE ÎN CADRUL PROIECTULUI

Fitopatologia studiază  simptomatologia (patografia) bolilor, cauzele care stau la baza aparițieilor (etiologia), modul de acțiune al agenților fitopatogeni și evoluția bolilor (patogeneza),relațiile plantă  gazdă – agent patogen – condiții de mediu (ecologia bolilor) precum și experimentarea, elaborarea și aplicarea măsurilor de combatere preventive (profilaxia) șicurative (terapia). Ca urmare, fitopatologia are rolul de a dezvolta cunoștințele despre bolileplantelor dar și de a elabora metode și strategii prin care acestea pot fi evitate sau controlate.Rezolvarea unei probleme fitopatologice în practica horticolă  se bazează  pe cunoașterea aprofundată  a plantei gazdă , a cerințelor și modalităților de cultură , a agenților fitopatogeni șia condițiilor care favorizează  evoluț

ia acestora precum ș i a contextului socio-economic în careevolueaz ă sistemul de produc ț ie.Fitopatologia reprezint ă un factor major în produc ț ia vegetală. Prin cunoașterea șidiagnosticarea corectă  a agen ților responsabili, fitopatologia se impune ca o bază  de reflecțieș i de acțiune în aplicarea strategiilor de combatere a patogenilor plantelor. De asemenea,fitopatologia are și o coordonat ă  economic ă , impusă  de aprecierea pierderilor datorate prezenței agenților fitopatogeni, de alegerea unei strategii de combatere, fapt care se bazează  pe o analiză  economică  în care intră  în calcul relațiile între costul metodelor de luptă ,severitatea bolii și venitul a șteptat. Nu în ultimul rând, fitopatologia are și o coordonat ă  legat ă  de protect ia mediului înconjură

tor (poluarea apelor, aerului) și să nătatea consumatorilo

3.1 Mecanismul de interacțiune dintre planta gazdă și patogen

(Parazitism)

Presiunea înaltă a selecției asociată cu co-evoluția gazdei pot influența și conduce morfologia și fiziologia parazitului spre noi direcții, făcînd paraziții subiecte valoroase pentru studiul diversificării și evoluției modificărilor fenotipice asociate cu heterotrofia (de Meeus et al, 1998). Plantele parazite se caracterizează prin abilitatea de a se nutri direct de pe alte plante, plantele gazdă, invadînd fie rădăcinile, fie lăstarii gazdelor acestora prin structuri parazitare numite haustori (Kuijt, 1969). Haustorii au rol în atașarea gazdei, invazie și redirecționarea fiziologică a resurselor gazdei spre parazit.

La angiosperme, parazitismul a evoluat independen cel puțin de 12 sau 13 ori și prin estimările recente aproximativ 1% din speciile de angiosperme reprezintă specii parazite (Westwood et al., 2010), (Figura 1).

Figura 1. Diveritatea parazitismului la palntele cu flori (după Westwood et al., 2010).

Majoritatea acestor linii de plante parazite includ genuri cu un număr de plante mici sau familii cu puține genuri și deobicei nu mai mult de 12 specii în fiecare gen (Nickrent, 2012; Fig. 1). Cea mai înaltă diversitate este întîlnită în taxonul Santalales, care curent cuprinde trei familii ne-parazite (Barkman et al., 2007; Nickrent et al., 2010) și la Orobanchaceae în Lamiales. Deși datele moleculare deseori modifică dramatic înțelegerea pozițiilor filogenetice a familiilor de plante parazite, poziția Orobanchaceae este coroborată în vecinătatea Scrophulariaceae (Olmstead et al., 2001; Bremer et al., 2002).

Figura 2. Compararea trăsăturilor și a relațiilor evoluționale între reprezentanții familiei Orobanchaceae (după Westwood et al., 2010).

Gradul de dependență față de gazdă variază larg între speciile genurile de plante parazite. Paraziții facultativi pot supraviețui cu un regim de nutriție autotrof și să se reproducă fără contactul cu cu gazda, însă aceștia pot parazita oportun, dacă sunt disponibile, plante în apropiere. În contrast, paraziții obligatorii trebuie să paraziteze o plantă gazdă, cel mai des foaret specifică, pentru completarea și continuarea ciclului de viață a lor. Semințele multor specii de paraziți obligatorii necesită pentru germinare să fie expuse la moleculele semnal a gazdei (de ex. exudatele din rădăcină). Plantele parazite pot fi clasificate și după și după statutul de fotosinteză: semi – paraziții sunt fotosintetic competenți, iar eficiența fotosintezei variază considerabil la diferite specii, pe cînd holoparaziții sau paraziții obligatori sunt lipsiți de acticvitatea fotosintetică și obțin cantitatea necesară de carbon redus prin conexiunile hausoriale cu planta gazdă (Irving et al., 2009). Dintre taxoanele de plante parazite cunoscute, numai familia Orobanchaceae conține reprezentanți în toate etapele de trecere spre parazitism (semi – parazit facultativ, semiparazit obligator și holoparazit obligator). În consecință, acestă familie ne oferă un model unic, care cuprinde speciile în formele de trecere spre parazitismul obligatoriu, ceea ce permite investigarea originilor evoluționale și a consecințelor evoluției capacității heterotrofe la palnte.

Trei genuri din familia Orobanchaceae prezintă interes în ceea ce privește dependența de gazdă (Figura 2). Genul Triphysaria include plante semi – parazite facultative. Genul Striga cuprinde plante semiparazite obligatoare care necesită factorii gazdei, începînd cu etapa de dezvoltare de germinare a semințelor pînă la maturitate și genul Orobanche reprezentat de plante holoparazite sau parazite obligator. Aceste genuri au fost bine caracterizate anatomic, fiziologic și ecologic (Press and Graves, 1995) și recent au fost subiectul unui proiect major de secvențiere a a genomurilor și de analiză a transcritomurilor (http://ppgp.huck.psu.edu/). Împreună, aceste plante oferă o platformă comparativă pentru explorarea și înțelegerea mecanismelor și consecințelor parazitismului la plante, rezultate într-un ciclu de viață foarte coordonat a paraziților cu speciile gazde ale lor.

Evoluția haustorilor: prima etapă spre parazitism

Haustorii laterali și terminali

Parazitismul a luat origine din plantele ne-parazite, iar evenimentul evoluțional de bază în această transziție a fost originea haustorilor invazivi. Haustorii dezvoltați de speciile ancestrale de Orobanchaceae probabil erau similari speciilor de plante semi – arazite facultative. Acetse specii dezvoltă haustori laterali pe partea laterală a rădăcinii (Figura 3). În speciile de Triphysaria calea genetică responsabilă de dezvoltarea haustorilor laterali este activă aproximativ 12 ore, după care rădăcina parazită preia creșterea normală (Figura 3). Dezvoltarea haustorilor laterali nu alterează întotdeauna dezvoltarea meristemului rădăcinii și o singură rădăcină parazită poate avea mai mulți haustori laterali. La paraziții obligatorii precum Striga și Orobanche evenimentele evoluționale, adițional pe lîngă dezvoltarea haustorilor laterali, au rezultat în evoluția haustorilor terminali sau primari (Riopel et al., 1995). Haustoriul terminal se dezvoltă la vîrful radiculei plantulei, astfel încît nu are loc dezvoltarea în continuare a radiculei pînă cînd haustoriul terminal invadează cu succes și se stabilește în corpul gazdei (Saunders and Timko, nd Timko, 1993; Musseman et al., 1980) (Figura 3). Odată cu stabilirea conexiunilor vasculare parazitul începe să dezvolte structurile pre – emergente din sol. Ambele genuri pot produce rădăcini adiționale capabile să dezvolte și haustorii laterali.

Modificările structurale ale celulelor care conduc evenimentele timpurii în dezvoltarea haustorilor utilizează mecanismele existente la plantă pentru a modifica soarta celulelor. Genele expansinelor, precum și a altor enzime modificatoare a peretelui celular sunt active transcripțional în această perioadă (O’Malley and Lynn, 2000; Torres et al., 2005). La genul Tryphysaria elongarea și expansiunea celulară caracteristică dezvoltării haustorilor tineri sunt asociate cu acumularea localizată de auxine (Tomiloe et al., 2005). Aceste studii arată că căile genetice asociate cu dezvoltarea autotrofă a plantelor au fost recrutate de funcții parazitare specifice.

Figura 3. Ciclurile de viață și morfologia paraziților din Orobanchaceae (după Westwood et al., 2010)

Inducerea dezvoltării haustorilor

Se cunoaște că plantele din genul Orobanchaceae dezvoltă haustorii numai cînd cresc în prezenta altor plante. La fel s-a arătat că Orobanchaceaele dezvoltă haustorii în răspuns la stimulii chimici și tactili produși de rădăcina gazdă. Fracțiunea biochimică a materialului vegetal a permis identificarea a doi flafonoizi, xenognosim A și B și quinona 2,6 dimethoxy – 1,4 – benzoquinona (DMBQ) (Lynn et al., 1990). Analiza chimică a exudatelor rădăcinilor de plante a permis identificarea unui șir de de substanțe precum acizii fenolici, quinone și flavonoizi (Siqueira et al., 1991). Același set de substanțe au indus și dezvoltarea ambelor tipuri de haustori și in vitro (Riopel et al., 1995; Albrecht et al., 1999). DMBQ reprezintă un metabolit secundar la plante generat în urma biosintezei și degradării ligninei. Acesta este deseori utilizat în studiile experimentale, deoarece este un inductor foarte activ a haustorilor și este disponibil comercial. Compusul DMBQ nu a fost inițial identificat în exudatele rădăcinilor de sorg, ci numai după măcinarea fizică a rădăcinilor. Aceste rezultate au permis cercetătorilor să propună un mecanism prin care Striga provoacă eliberarea DMBQ din celulele gazdă prin activarea peroxidazelor gazdei prin producerea de H2O2 la vîrful radiculei de Strigă (Keyes et al., 2007). În această cale, parazitul detectează FIH (factorii de inducere a haustorilor) numai în contactul apropiat cu rădăcina gazdei. Această trăsătură poate fi specifică numai haustorilor terminali, deoarece haustorii laterali pot să se dezvolte la expunerea exudatelor extrase din rădăcinile intacte. Populațiile de Triphysaria selectate pentru inabilitatea de a dezvolta haustorii în răspuns la DMBQ au fost capabile să dezvolte haustorii în rîspuns la la exudatele extrase din rădăcinile de Arabidopsis thaliana, sugerînd că DMBQ nu este unica moleculă activă în exudatele rădăcinii de Arabidopsis thaliana (Jamison et al., 2001). Aceste reultate indică că paraziții au evoluat să răspundă la mai multe semnale biochimice eliberate de rădăcinile gazdelor.

Un alt model, care ia în considerație inducerea activității haustorilor de către diferiți fenoli propune faptul că semnalele de inițiere a dezvoltării haustorilor sunt reprezentate de semi – quinonele reactive intermediare rezultate în urma ciclurilor redox, dintre stările de quinone și hidro – quinone (Keyes et al., 2000). Au fost izolate secvențele ADNc a două quinon – oxidoreductaze diferite, TvQR1 și TvQR2 din rădăcinile speciilor de Triphysaria în baza activării transcripționale rapide la răspunsul la răspunsul în urma expoziției la factorii de inducere a haustorilor (Matvienko et al., 2001). Ambele gene catalizează reducerea NADPH – dependentă a quinonelor, inclusiv DMBQ, în forme de hidro – quinone (Wrobel et al., 2002). Cu toate acestea, mecanismele de reducere a acestora sunt foarte diferite. TvQR2 codifică pentru o proteină înalt conservată care catalizează reducerea a doi electroni fără generarea radicalilor intermediari toxici, prin urmare fiind considerată o proteină detoxificatoare. În contrast, TvQR1 catalizează reducerea univalentă a quinonelor generînd semi – quinone instabile ceea ce reprezintă și semnalul de dezvoltare haustorială (keyes et al., 2000). Omologii TvQR1 sunt prezenți atît la Striga cît și la Orobanche, însă rolul acestora în dezvoltarea haustorilor terminali nu a fost examinat.

Originea evoluționlă a haustorilor

Competența de a dezvolta haustori, a luat origine de cel puțin 11 ori pe parcursul evoluției angiospermelor (Westwood et al., 2010). Există două ipoteze generale pentru originea evoluțională a genelor care codifică funcțiile parazite la plante: (1) genele parazite au fost introduse într-un progenitor autotrofic prin transferul orizontal sau (2) genele parazite au luat origine prin neofuncționalizarea genelor plantei care aveau funcții ne-parazite.

În baza similarităților morfologice a haustorilor cu nodulii și galelor, Attsat a propus ipoteza că haustorii au evoluat de la microorganismele endofite care colonizau rădăcinile plantelor (Attsatt, 1973). O ipoteză similară a fost sugerată de Kujit (1969), care a propus că haustorii au apărut de la fungii micorizici, care servesc drept punte pentru rădăcinile a diferitor plante. Este bine stabilit transferul orizontal de gene între microbi și plante, cel mai evident caz fiinc transferul ADN T de la bacterii la plante, o consecință a infecției cu Agrobacterium (Nester et al., 2005).

Amplasarea filogenetică a genei mitocondriale nad1B-C la Rafflesia în aceeași cladă cu gazda sa Tetrastigma sugerează existența unui eveniment de transfer orizontal pe scara de timp evoluțională (Davis and Wurdack, 2004). Similar, numeroase specii de Plantago conțin pseudogena atp1 care filogenetic este înrudită cu omoloaga atp1din Cuscuta, care parazitează pe Plantago (Mower et al., 2004). Mai recent, analiza EST a evidențiat o mișcare a genelor de sorg în genomul S. hermonthica (Yoshida et al., 2010). Prin urmare, transferul orizontal de gene dintre plante și alte organisme este bine documentat.

Ipoteza alternativă este că funcțiile specific-parazite sunt codificate de gene, prezente în plantele autotrofe, unde acestea execută funcții neasociate de parazitism. Noile funcții pot să apară în genele rezultate din duplicarea genomurilor (neofuncționalizare) sau prin expresia ectopică a genelor cu promotorii modificați (Hegarty and Hiscock, 2008; Flagel and Wendel, 2009). De exemplu numeroase gene asociate cu dezvoltarea florii posedă omologi în plantele fără floare, indicînd că acestea exercită o funcție diferită în pantele cu flori și plantele fără flori (Floyd and Bowman, 2007). Un alt exemplu este gena DM13, protein kinaza clamodulin-dependentă, necesară pentru nodulare la legumminoasele expuse la Rhizobia (Geurts et al., 2005). Deoarece omologii DM13 sunt detectați în orez și tutun, produsul genei trebuie să aibă funcții diferite la plantele leguminoase și ne-leguminoase (Mitra et al., 2004). Deși există precedente pentru ambele modele, evidențele curente suportă mai bine modelul endogen de origine a genelor haustoriale. Data de baze EST a transcripților paraziți expresați în rădăcină, în etapa de dezvoltare a haustorului, nu conține secvențe secvențe evidente de origine microbiană (Torres et al. 2005). În plus, genele funcționale identificate în etapa de dezvoltare a haustorului, funcționează la fel și în plantele autotrofe. De exemplu, există omologi pentru genele TvQR1 și TvPirin în plantele ne-parazite, iar activitatea catalitică a enzimei ZcQR1 este similară atît în Triphysaria cît și în Arabidopsis.Totuși, profilurile de expresie ale acestor gene sunt diferite în plantele parazite și cele ne-parazite. Este posibil că mutațiile din promotori în omologii acestor gene în progenitorii plantelor parazite au alterat expresia acestor gene, astfel aceste gene fiind în continuare induse în rădăcinile parazite după contactul cu gazda. Acest model sugerează că originea evoluțională a parazitismului la palnte este asociată cu modificările în reglarea genelor plantelor, care tipic exercitau funcții ne-parazite.

Specificitatea gazdei

Recunoașterea “self” și “non-self”

Capacitatea de a dezvolta haustori invazivi la plantele parazite ancestrale trebuie să fie urmată de abilitatea acestora de a distinge propriile rădăcini de cele ale gazdelor potențiale. Abilitatea de a distinge dintre “self” și “non – self” reprezintă primul pas spre dezvoltarea specificității de recunoaștere a gazdei. Există numeroase rapoarte privind auto – parasitismul (parazitarea semenilor din aceași specie) și această abilitate variază între diferite specii de plante parazite. La genul Triphysaria sistemul de auto – recunoaștere se extinde larg în dependență de nivelul de înrudire a speciilor, astfel, inițierea haustorilor are loc mult mai rar între aceeași specie de plante decît între diferite denuri de Triphysaria sau între Triphysaria și Arabidopsis (Yoder et al., 1997). Raționamentul evoluțional pentru sistemul de auto – recunoaștere vegetativă în rădăcinile paraziților este evident – planta trebuie să primească un mic beneficiu nutritiv prin parazitarea plantelor din propria specie sau a plantelor înrudite. Astfel Triphysaria reprezintă un parazit generalist care cîștigă beneficii și recunoaște o gamă largă de plante – gazde, atît monocoteledonate cît și dicoteledonate. Cu toate acestea, mecanismele moleculare care determină și guvernează aceste procese rămîn obscure. Prin urmare, mecanismele de recunoaștere a semnalelor gazdelor trebuie să fie conservate între diferite specii, probabil din cauza selecției pozitive a moleculelor. În același timp, aceleași molecule conservate trebuie să fie distinse, ignorate, absente sau ne-activate în rădăcinile parazitului. Mecanismele prin care plantele ne – parazitează propriile rădăcini rămîn necunoscute.

Compatibilitatea haustorilor cu rădăcinile gazdei

Un alt nivel de interacțiune gazdă – parazit are loc între celulele haustorului parazitului și structurile din rădăcina gazdei. Abilitatea parazitului de a forma și a menține o uniune cu gazda în cele din urmă determină succesul acestuia, iar balanța succesului este determinată de mecanismele de rezistență la gazdele specifice și cele nespecifice. Speciile de plante ne – parazitate de către Striga hermonthica în condițiile naturale sunt considerate gazde nespecifice și includ A. thaliana, Vigna unguiculata, Lotus japonicus și Phtheirospermum japonicum (Yoshida et al., 2009; Kubo et al., 2009). În cazul parazitismului pe A. thaliana și V. unguiculata are loc penetrarea și dezvoltarea xilemului, însă nu are loc dezvoltarea integrală a organismului parazitului. Penetrarea la Striga este avortată în cazul parazitismului pe L. japonicus, la fel Striga nu poate penetra P. japonicum din cauza incapacității de a produce haustori (Yohida et al., 2009).

Plantele capabile de a suporta creșterea parazitului pînă la maturitatea acestuia sunt considerate plante –gazde și nivelul de rezistență la parazitism poate varia foarte mult. Unul dintre exemplele cele mai evidente de variație a răspunsului rezistenței la gazdă este reprezentat de interacțiunea dintre S. gesnerioides cu V. unguiculata. În acest model, genotipurile rezistente de V. unguiculata prezintă două tipuri de mecanisme diferite de răspuns la atacul de către Striga: (i) răspunsul hipersenzitiv în care are loc necrotizarea în site – urile de atașare a parazitului și moartea succesivă a parazitului în decurs de 3 – 4 zile și (ii) arestul tuberculilor, care nu este atît de rapid și dramatic, însă oprește creșterea parazitului și în cele mai multe cazuri se ajunge la oprirea extinderii dezvoltării coteledoanelor. Arestul tuberculilor reprezintă și răspunsul cel mai des pentru cazurile în care varietățile de S. gesnerioides adaptate pentru parazitismul pentru o specie ajung să paraziteze pe alte specii din afara gamei de plante gazde spsifice. La cîteva genotipuri de V.unguiculata au fost descrise mecanismele de rezistență rasă – specifică față de S. gesnerioides. În toate cazurile rezistența la variate rase este moștenită monogenic. În afară de aceasta, studiile recente au caracterizat o genă la V. unguiculata care codifică pentru o proteină CC-NBS-LRR de rezistență, astfel confirmînd că rezistența la S. gesneroides operează după modelul “gene – for – gene” similar ca și la alte asociații gazdă – parazit (Li et al., 2009).

Răspunsul de rezistență la plante se pare a fi controlat de mai multe QTL-uri, care conțin o porțiune semnificativă a caracterelor fenotipice de rezistență. Astfel la orz au fost identificate șapte QTL-uri majore care conțin 31% din variația caracterelor fenotipice la rezistența gazdei. Radicelele de Striga penetrează în cortexul rădăcinilor de orez rezistent (rasa Nipponbare), însă nu reușesc să treacă prin endodermă și să penetreze în sistemul vascular la gazdă (Swarbrick et al., 2008; Gurney et al., 2006). Eșecul parazitului de a se dezvolta după atașamentul la o gazdă incompatibilă sau nespecifică ar putea fi rezultatul decuplării metabolice (Botanga et al., 2005). Astfel, dezvoltarea parazitului poate fi blocată prin eșecul de transmitere a semnalelelor de la gazdă la parazit sau incapacitatea gazdei de a asigura o nutriție adecvată necesară parazitului.

Una din întrebările majore din biologia plantelor parazite abordează modul în care are loc selecția gazdei precum și a specializării parazitului. Deși la Striga au fost descrise numeroasse cazuri de specializare interspecifică (specificitatea la mai multe specii) și intraspecifică (rasele specializate la specii de plante gazde specifice), rămîne necunoscută relația dintre variabilitatea genetică a parazitului și a gazdei sale precum și virulența parazitului. Rasele distincte sau patotipurile au fost descrise atît pentru speciile de Striga cît și pentru cele de Orobanche. De exemplu sunt cunoscute cel puțin șapte rase distincte de S. gesnerioides pentru V. unguiculata (Botanga et al., 2006) și șase rase de Orobanche pentru Helinathus annuus (Velasco et al., 2007). Existența raselor specifice sugerează că paraziții au dezvoltat mecanisme sofisticate pentru a depăși potențiala rezistență la planta gazdă. Observațiile asupra rezistenței mediate de proteinele R la atucul plantelor parazite pune problema compoziției și numărului factorilor avirulenți mediați de gazde sau factorilor virulenți a patogenilor (Li et al., 2009). În unele sisteme de interacțiune gazdă – parazit, patogenii au evoluat „efectori” specifici (factori de virulență, fitotoxine, polizaharide și proteine extracelulare) pentru a inhiba recunoașterea și activarea răspunsului de apărare la gazdă, fiind o parte din imunitatea declanșată de efectori (Bent et al., 2007). În lumina ezistenței unui potențial de schimburi chimice între gazdă și parazit, rămîne de determinat dacă plantele parazite pot recepționa acești efectori și pot să-i utilizeze pentru a depăși barierele de rezistență a gazdelor. Schimbul de informație biochimică între gazdă și parazit (sub forma de metaboliți – molecule mici, glucide, aminoacizi) precum și schimbul de acizi nucleici și microARN prezintă posibilități interesante.

Semnalele de germinare

O altă etapă spre parazitismul obligator reprezintă sofisticarea mecanismelor de localizare a gazdei. Parazitul faultativ Triphysaria germinează în lipsa stimulilor, iar gazdele sunt detectate de către rădăcina acesteia. La Striga și Orobanche germinarea fără apropierea imediată a rădăcinilor gazdelei poate fi riscantă, de aceea are loc la numai în prezența chiar și a cantităților infime de exudate eliminate de gazdă. S-a demonstrat că numeroși compuși pot acționa ca declanșatori a germinării, însă cele mai recente cercetări sunt axate în jurul strigolactonelor (Matusova et al., 2005; Lopez – Raez et al., 2008). O dilemă îndelungată pentru cercetători a fost motivului plantelor gazde de a-și dezvălui locația prin exudarea stimulilor de germinare, însă acest mister a fost recent rezolvat, mai întîi prin descoperirea faptului că stimulii de germinare reprezintă semnale ce facilitează colonizarea fungilor arborescenți de micoriză (Akiyama et al., 2005) și mai apoi prin descoperirea faptului că aceste semnale sunt asaemănătoare unei noi clase de fitohormoni, strigolactonele, care reglează ramificarea la plante (Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008). Astfel, strigolactonele reprezintă mediatori importanți a răspunsului plantelor la mediu, nivelul acestora crescînnd esențial la carențele de fosfat și astfel încurajînd colonizarea fungilor (Lopez-Raez et al., 2008; Yoneyama et al., 2007; Harrison, 2005). Îna celași timp, acești compuși servesc ca semnale mobile în interiorul plantei reglînd arhitectura vîrfului apical prin limitarea ramificării plantei în condiții de insuficiență de fosfați (Dun et al., 2009; Leyser et al., 2009). Utilizarea sistemului strigolactonelor de către parazit oferă un exemplu elegant în ceea ce privește modul în care pot fi modificate semnalele pentru a deservi alte funcții. Deoarece reglarea ramificării mediată de strigolactone reprezintă un mecanism ancestral la angiosperme, plantele parazite au posedat aceste căi de semnalizare în rînd cu celelalte angiosperme neparazite. Ramura de plante parazite – Orobanchaceae a adaptat această cale pentru detectarea gazdelor, modificînd într-un oarecare mod semnalizarea strigolactonelor în etapa crucială de germinare a semințelor. Se pare că aceste circumstanță au condus plantele parazite spre stoparea propriei biosinteză a strigolactonelor, fie permanent, prin pierderea funcției pe parcursul evoluției, fie temporar prin oprirea semnalizării acestora în timpul etapelor care conduc spre germinare. În așa condiții, semințele plantelor parazite trebuie să detecte exudatele cu strigolactone din rădăcinile gazdelor pentru a declanșa procesul de germinare și mai tîrziuîn dezvoltare, paraziții trebuie să obțină strigolactone de la gazdă direct prin conexiunea cu xilemul sau să activeze propriile căi de biosinteză a strigolactonelor. Într-o formă alternativă, speciile parazite pot să posede o biosinteză normală a strigolactonelor. Este remarcabil faptul că plantele pot să producă variante multiple a strigolactonelor și în același timp speciile parazite prezintă un nivel înalt de specificitate la stimulanții germinării (Fernandez-Aparicio et al., 2008). Astfel, este posibil că paraziții pot să deosebească strigolactonele endogene de cele exogene șă să răspundă corespunzător. Mecanismul prin care perceperea strigolactonelor est transmisă spre declanșarea germinării nu este cunoscut, dar candidații receptori pentru acestea includ proteina F-box (Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008) și o proteină membră a superfamiliei α/β – hidrolazelor (Arite et al., 2009), ambele fiind înrudite și asemănătoare proteinelor implicate în semnalizarea hormonilor la plante.

Abilitatea plantelor parazite de a adapta funcțiile strigolactonelor de la factorii de ramificare spre stimulii de germinare nu reprezintă o barieră. Există cercetări care arată că strigolactonele pot opri hibernarea semințelor la plante neparazite precum Lactuca sativa și Avena fatua (Bradow et al., 1990, Bradow et al., 1998). Butenolida reprezintă un compus cu structură similară cu a strigolactonelor, induce germinarea semințelor la o varietate largă de specii de plante (Daws et al., 2007; Light et al., 2009) inclusiv Orobanche și Striga (Daws et al., 2008). În afară de această rolurile diverse a strigolactonelor au fost descrise în hibernarea și germinarea semințelor (Tsuchiya et al., 2009), ceea ce sugerează că reglarea germinării mediată de strigolactone în plantele parazite derivă de la un mecanism comun de control a dezvoltării plantelor.

Relațiile filogenetice în Orobanchaceae

În ircumscripțiile tradiționale (circumscripție se referă la definiția limitelor grupului taxonomic), Orobanchaceae includ exclusiv genuri holo-parazite cu ovare uni-loculare și placentarea parietală. În contrast, membrii Scrophulariceae, deși fiind parazite (în majoritate semi-parazite), deobicei posedă sincarpe bi – sau triloculare (Bentahm 1876; Beck-Mannagetta, 1891; Westtstein, 1891). Lipsa unei diferențe clare dintre Orobanchaceae și Scrophulariaceae (Boeshore, 1920) a dus la faptul ca unii autori să unească ambele familii (Hallier, 1903; Takhtajan 1997; Teryokhin et al., 2003), însă majoritatea autorilor au considerat să considere aceste două familii separat (Bentham, 1876; Beck-Mannagetta, 1891, 1930; Wettstein 1891; Novopokrovsij and Cvelev, 1958; Webb, 1972; Zhang and Cvelev, 1998).

Rezultatele recente a filogeniilor moleculare au arătat că Scrophulariceae reprezintă o familie ne-monofiletică (Olmstead et al., 2001; Bremer et al., 2002; Oxelman et al., 2005) și că toate genurile de plante parazite pe rădăcinile plantelor gazde, irespectiv cu fosta atribuire, acum fac parte din aceeași cladă parazită a plantelor și corespunde circumscripției familiale utilizate de Bellini (1907) și Fischer (2004). Această cladă reprezintă o soră a genului ne-parazit Lindenbergia, iar împreună constituie o familie largă – Orobanchaceae (Nickrent et al., 1998; Young et al., 1999; Olmstead et al., 2001; Wolfe et al., 2005; Bennette and Mathews, 2006; Tank et al., 2006; Schäferhoff et al., 2010; McNeal et al., 2013). Doar recent, cladele Rehmannia și Triaenophora, două genuri mici din Asia au fost identificate ca surori a grupului Orobanchaceae (Albach et al., 2009; Xia et al., 2009; Schäferhoff et al., 2010), a căror taxonomie poate fi acomodată, pentru includere, prin extinderea circumscripției Orobanchaceae.

Figura 4. Atribuirea familiilor de plante parazite la ordine (indicate în bold) și poziția filogenetică a acestora în arborele filogenetic a angiospermelor (Angiosperm Phylogeny Group, 2009; Filipowicz and Renner, 2010; Moore et al., 2010). Numărul de specii/genuri parazite este reprezentat în paranteze. Familiile care conțin semi- și holo-paraziți sunt indicate cu un asterisc; exclusiv din holo-paraziți – două asteriscuri.

Grupele majore în Orobanchaceae

Mai multe studii au fost adresate relațiilor filogenetice din interiorul Orobanchaceae (dePamphilis et al., 1997; Wolfe and dePamphilis, 1998; Young et al., 1999; Bennette and Mathews, 2006; Park et al., 2008; McNeal et al., 2013). Autorii au utilizat eșantioane din diferite taxoane și combinații de diferiți markeri moleculari (unii markeri parazit-specifici) (dePamphilis and Palmer, 1990; Wolfeand dePamphilis, 1998; Young and dePamphilis, 2005), sau markeri pentru regiunea ITS (Internal Transcribed Spacer) a ARN-ului ribozomal 35S (Alvarez and Wendel, 2003). Cu toate acestea, înțelegerea curentă a relațiilor filogenetice din interiorul Orobanchaceae este incompletă și necesită o îmbunătățire pe viitor. Sintetizînd datele existente, un oarecare consesns a fost atins privind cladele majore (Fig. 5), deși pe larg lipsește caracteristica morfologică și prezența sinapomorfiilor caracteristice sau specifice.

Figura 5. Relațiile filogenetice dintre cladele majore a Orobanchaceae. Numerotarea cladelor utilizată de Bennett și Mathews (2006) este prezentată în paranteze. Ramurile incerte sunt prezentate prin linie punctată.

Viitoarea clasificare poate să atribuie aceste clade sub-familiilor sau triburilor, însă la moment sunt utilizate denumirile informale derivate din genurile evidente din interiorul fiecărui grup.

Clada Lindenbergia

Clada Lindenbergia (clada I după Bennette și Mathews, 2006) include genul Afro-Asiatic Lindenbergia (Hjertson, 1995; Fig. 6a, b). Cele 15 specii incluse în această cladă reprezintă unicele plante ne-parazite din Orobanchaceae. Relația apropiată cu genurile parazite este bazată pe modul

Figura 6. Reprezentanții majori a cladelor din Orobanchaceae. (a) Lindenbergia indica; (b) L. philippensis; (c) Cymbaria mongolica; (d) Siphonostegia chinensis; (e) Orobanche alba; (f) Phelipanche purpurea subsp. purpurea (fotografiile: a – Jeffrey Morawetz; b – Susann Wicke; c – Josef Buchner; d – David E. Boufford; e, f – Michaela Sonnleitner).

Figura 6. (Continuare). Reprezentanții majori a cladelor din Orobanchaceae. (g) Castilleja pallescens var. inverta; (h) C. rhexifolia; (i) Pedicularis rostrato-capitata; (j) Euphrasia minima; (k) Rhinanthus glacialis; (l) Striga gesnerioides; (m) Alectra sessiliflora. (fotografiile: l, m – Jeffrey Morawetz; i, j, k – Michaela Sonnleitner; g, h – Dave Tank).

de estivație a corolei (Fischer, 2004) și a stomatelor în permanență deschise (Wolfe et al., 2005). Majoritatea analizelor moleculare a filogeniilor indică faptul că clada Lindenbergia este o soră a ancestorului familiei (dePamphilis et al., 1997; Nickrent et al., 1998; Young et al., 1999; Bennette and Mathews, 2006; Park et al., 2008; McNeal et al., 2013). Acestea vin în acord cu morfologia polenului cu exina reticulată (Minkin and Eshbaugh, 1989; Hjertson, 1995) și a stilului de viață ne-parazit frecvent întîlnit în alte familii din Lamiales.

Clada Cymbaria – Siphonostegia

Clada Cymbaria – Siphonostegia (Clada II după Bennett și Mathews, 2006), include genuri mici de plante cu un mod de viață semi-parazit (genurile Bungea, Cymbaria (Fig. 6c), Monochasma, Schwalbea și Siphonostegia (Fig.6d), (Fig. 7).

Figura 7. Relațiile filogenetice dintre genuri din clada Cymbaria – Siphonostegia. Numărul speciilor și distribuția geografică este prezentată în paranteze. Regiunile geografice majore: Af Africa, Am America, As Asia, Aus Australia, C-Am America Centrală, Eur Europa, Mad Madagascar, Med Mediteraniană, Mex Mexica, N-Am America de Nord, N-Hem emisfera de nord, S-Am America de Sud.

Relația apropiată între aceste genuri a fost inițial sugerată de Bethan (1876) și mai apoi de Wettstein (1891) și recunoscută ca tribul Cymbarieae. Acest trib se caracterizează prin prezența bracteelor, calixului tubular dorsiventral, corola strict bi-lobată și antere cu două teci rotungite (Fisher, 2004). Sinapomorfia acestei clade este prezența intronului unic în gena fitocromului A (Bennett and Mathews, 2006).

Clada Orobanche

Clada exclusiv holo-parazită Orobanche (clada III după Bennett și Mathews, 2006) constă din genurile Orobanche (Fig. 6e), Phelipanche (Fig. 6f) și alte genuri înrudite (Fig. 8), toți fiind membrii tradiționali a Orobanchaceae. Această cladă extra-tropicală reprezintă prima tranziție de la semi- la holo-parazitism în interiorul unei familii. Sumarul ipotezelor molecular-filogenetice privind relațiile dintre genuri în interiorul cladei pot fi găsite la Park et al., (2008).

Figura 8. Relațiile filogenetice dintre genuri din clada Orobanche. Numărul speciilor și distribuția geografică este prezentată în paranteze. Holo-paraziții exclusivi sunt indicați cu asterics. Genurile a căror filogenie nu a fost testată prin metode moleculare sunt listate mai jos de arbore. Regiunile geografice majore: Af Africa, Am America, As Asia, Aus Australia, C-Am America Centrală, Eur Europa, Mad Madagascar, Med Mediteraniană, Mex Mexica, N-Am America de Nord, N-Hem emisfera de nord, S-Am America de Sud.

Genul Orobanche în ciscumscripția sa tradițională (Beck-Mannagetta, 1930) include partu secții: Gymnocaulis, Myzorrhiza, Trionychon și Orobanche. Aceste grupe posedă diferențe morfologice în ceea ce privește absența/prezența bracteelor, forma calixului, modurile de dehiscență a fructului, textura suprafeței semințelor și paternele de placentare (Beck-Mannagetta, 1890, 1930; Teryokhin et al., 2003; Plaza et al., 2004; Domina and Colombo, 2005) și posedă seturi cu numere de bază diferite de cromozomi: x = 19 la Orobnache și x = 12 la alte genuri (Schneeweiss et al., 2004b). Aceasta a condus unii autori să trateze aceste grupuri ac genuri separate (Holub, 1977, 1990; Teryokhin et al., 2003). Datele filogenetice moleculare au confirmat aceste distincții (Wolfe et al., 2005; Bennette and Mathews, 2006). În afară de aceasta, Orobanche sensu lato fiind considerată ca cladă include și genul Phelypaea caracterizat printr-o floare mare solitară cu corole portocalii și roșii (Beck-Mannagetta, 1930), ceea ce face ca Orobanche să devină ne-monofiletică (Schneeweiss et al., 2004a). Deși toate liniile din Orobanche sensu lato pot fi ușor distinse morfologic și prezintă diverse traiectorii evoluționale cu respect la numărul de cromozomi și poliploidie (Schneeweiss et al., 2004b), evoluția mărimii genomului (Weiss-Schneeweiss et al., 2006) și evoluția genomului (Park et al., 2007b; Piednoël et al., 2012), este foarte sensibil de adaptat circumscripțiile anterioare generice pentru Orobanche (Fig. 5, după Uhlich et al., 1995) și de considerat în continuare următoarele genuri separat: Aphyllon (O. sect. Gymnocaulis), Myzorrhiza (O. sect. Myzorrhiza), Phelipanche (O. sect. Trionychon), Boulardia (O. latisquama din O. sect. Orobanche), Orobanche (O. sect. Orobanche) și Phelypaea. Această nomenclatură a fost recomandată pentru adoptare în literatura aplicată (Joel, 2009). Genul Necranthus din nord-estul Turciei (Gilli, 1968) a fost sugerat a fi considerat conspecific cu O. gamosepala (Teryokhin, 2001), dar aceasta mai necesită confirmare prin datele moleculare.

Datele moleculare sugerează o relație apropiată între Epifagus și Conopholis. Epifagus a fost prima plantă parazită a cărei genom plastidic (plastom) a fost secvențiat (Wolfe et al., 1992). Anterior datelor moleculare, relația dintre aceste două genuri nu se susținea. Fisher (2004) a atribuit aceste linii la triburi diferite. Cea mai apropiată rudă de Epifagus și Conopholis este reprezentată de Kopsiopsis, într-un timp considerată secție din Orobanche sau parte din Boschniakia sensu stricto (Bennett and Mathews, 2006; McNeal et al., 2013; versus Wolfe et al., 2005; Park et al., 2008). Reprezentanții Boschniakia din Asia de Est au fost desemnați genului Xylanche (Beck-Mannagetta, 1930), însă aceasta pare a fi apropiată de Boschniakia sensu stricto (McNeal et al., 2013). Instabilitatea unor caractere, precum numărul și prezența bracteelor (Zhang and Cvelev, 1998), atribuția taxonomică finală a Xylanche necesită date suplimentare. O linie recent descrisă – Eremitilla (Yatskievych and Contreras Jimenez, 2009), care posedă un număr anterior de caractere necunoscut pentru Orobanchaceae, precum ovarele cu cinci striații, face parte la fel din această cladă.

Clada Brandisia

Clada Brandisia (cu 13 specii), răspîndită în Asia de Est, constă din arbuști și liane, caracterizați printr-un indumentum dens tomentos, inflorescența cu bractee, calix penta-lobat și corole în formă de pîlnie (Fischer, 2004). Datele moleculare le-au plasat cu exactitate în Orobanchaceae, unde acestea constituie o linie separată la celelalte clade (Oxelman et al., 2005; Bennett and Mathews, 2006; Albach et al., 2009; McNeal et al., 2013).

Clada Castilleja – Pedicularis

Acestă cladă cuprinde plante exclusiv semi-parazite (clada IV după Bennett și Mathews, 2006, Fig. 9) și conține două dintre cele mai mari genuri din această familie – Pedicularis (cca. 500 specii; Fig. 6i) și Castilleja (cca. 200 specii ; Fig. 6g, h).

Figura 9. Relațiile filogenetice dintre genuri din clada Castilleja – Pedicularis. Numărul speciilor și distribuția geografică este prezentată în paranteze. Ramurile incerte sunt reprezentate prin linie punctată. Genurile a căror filogenie nu a fost testată prin metode moleculare sunt listate mai jos de arbore. Regiunile geografice majore: Af Africa, Am America, As Asia, Aus Australia, C-Am America Centrală, Eur Europa, Mad Madagascar, Med Mediteraniană, Mex Mexica, N-Am America de Nord, N-Hem emisfera de nord, S-Am America de Sud.

Studiile filogeniei moleculare a grupului monofiletic Pedicularis (Ree, 2005) indică că caracterele vegetative, precum filotaxisul, tind mai bine să reflecte relațiile filogenetice decît caracterele florale care se utilizau predominant în scopul taxonomiei. Genul Phtheirospermum nu este monofiletic, deoarece Ph. Japonicum, reprezentantul unic din studiile moleculare anterioare (Bennett and Mathews, 2006) este mai înrudit cu genul Pedicularis decît de speciile din Phtheirospermum (Dong et al., 2013), care fac parte din clada Euphrasia – Rhinanthus. Rămîn de identificat sinapomorfiile morfologice care ar susține includerea Pedicularis și Phtheirospermum japonicum în clada Costilleja – Pedicularis.

Genurile rămase în clada Costilleja – Pedicularis se împart în două subclade (Fig. 6). Prima sub-cladă (Americană) corespunde sub-tribului Costillejinae (Fischer, 2004) caracterizat prin calice despicate lateral sau anterior, compresate lateral, corole strict bi-labiate și antere cu teci inegale (Fischer, 2004, Tank et al., 2009). Analizele recente pentru filogenia moleculară a acestui trib (Tank and Olmstead, 2008) au rezultat cu cîteva modificări în delimitarea genului (Tank et al., 2009). Mai specific, genurile monotipice Clevelandia și Ophiocephalus filogenetic sunt unite în genul Castilleja. Trei sub-genuri din Cordylanthus au fost ridicate la rangul de genuri: Chloropyron, Cordylanthus și Dicranostegia. Orthocarpus și Triphysaria nu și-au modificat circumscripțiile. Morfologia florii și a anterelor, poziția hilului seminței și numărul de bază de cromozomi reprezintă caractere importante de diagnoză taxonomică (Tank et al., 2009).

A doua subcladă corespunde tribului Gerardieae în circumscripția lui Fischer (2004). Aceasta se caracterizează prin lobi plini a corolelor, antere cu două teci separate și ovare biloculare. Deși poziția genului Lamourouxia nu este certă (Ernst, 1972; Bennett and Mathews, 2006) poziția celorlalte genuri este bine stabilită.

Clada Euphrasia – Rhinanthus

Genurile din clada Euphrasia – Rhinanthus (clada V după Bennett și Mathews, 2006; clada Bartsia – Melampyrum după Tank et al., 2006; Fig. 10) corespund pe larg tribului Rhinantheae după circumscripția lui Fischer (2004). Membrii acestui grup sunt lipsiți de bractee, posedă deobicei corole strict bi-lobate, antere cu două teci, deobicei egal separate și ovare bi-loculare. Această cladă include genurile endemice Chineze Pterygiella și Pseudobartsia precum și genul Asiatic de Est Phtheirospermum (Dong et al., 2011, 2013). Genul cel mai numeros din clada Euphrasia – Rhinanthus este genul Euphrasia (Fig. 6j) cu cca. 350 de specii (Gussarova et al., 2008). Datele moleculare confirmă monofilia genurilor Melampyrum și Rhinanthus.

Figura 10. Relațiile filogenetice dintre genuri din clada Euphrasia – Rhinanthus. Numărul speciilor și distribuția geografică este prezentată în paranteze. Holo-paraziții exclusivi sunt indicați cu asterics. Ramurile incerte sunt reprezentate prin linie punctată. Regiunile geografice majore: Af Africa, Am America, As Asia, Aus Australia, C-Am America Centrală, Eur Europa, Mad Madagascar, Med Mediteraniană, Mex Mexica, N-Am America de Nord, N-Hem emisfera de nord, S-Am America de Sud.

Rhinanthus (Fig. 6k) împreună cu Rhynchocorys sunt apropiat înrudite cu Lathraea (Těšitel et al., 2010; Scheunert et al., 2012; Fig. 10), care este singurul membru holo-parazit din clada Euphrasia – Rhinanthus și reprezintă o tranziție de la semi-parazitism la holo-parazitism. Genul Odontitis în circumscripția curentă (Bolliger, 1996) este parafiletic prin includerea genurilor Bartsiella și Bornmuellerantha (Fig. 10), ultimile genuri fiind recent din nou unite, iar poziția precisă a genului Macrosyringion cu respect la extinderea Odontites nu este clară (Scheunert et al., 2012). Genul Bartsia cuprinde patru linii, B. alpina, speciile Bartsia Africane (B. sect. Longiflorae; Molau, 1990), B. trixago și speciile de Bartsia din America de Sud (Fig. 10).

Clada Striga – Alectra

Clada Striga – Alectra (clada VI după Bennett și Mathews, 2006; clada Alectra – Sopubia după Tank et al., 2006) este răspîndită în ariile subtropicale și tropicale și taxonomic reprezintă cea mai provocatoare cladă, combinînd cîteva tribe (Fischer, 2004) și cîteva familii mici (Marais, 1981) – Cyclocheilaceae și Nesogenaceae (Bremer et al., 2002; Oxelman et al., 2005; Morawetz et al., 2010). Deși circumscripția cladei rămăne de stabilit (Wolfe et al., 2005; Bennett and Mathews, 2006; McNeal et al., 2013) structura filogenetică și compoziția precisă nu sunt suficient stabilite din cauza unei liste de genuri ne-studiate îndeajuns (Fig. 11). Includerea genurilor ne-studiate pot modifica circumscripția și delimitările recente a grupului. Acest grup prezintă un interes particular în contextul evoluției multiple a holo-parazitismului și prezența speciilor parazite a culturilor agricole (Striga, Alectra). Două sub-clade evident divergente – Cyclocheilon și Asepalum (Morawetz et al., 2010), ambele reprezentate de plante lemnoase și lipsa unui claix evident (Demissew, 2004). Studiile filogenetice anterioare (Bremer et al., 2002; Oxelman et al., 2005) au arătat că Cyclocheilon care face parte actual din Orobanchaceae fără o poziționare mai detaliată în interiorul familiei, a fost recunoscută inițial separat în familia Cyclocheilaceae (Marais, 1981; Demissew, 2004), concepție actual învechită.

Genul Striga (Fig. 6l) este apropiat înrudit cu genurile Buchnera și Cycnium (Young et al., 1999; Wolfe et al., 2005; Bennett and Mathews, 2006; Morawetz et al., 2010; McNeal et al., 2013). Evidențele curente sugerează că acest gen este monofiletic și împreună reprezintă o “soră” a subcladei care conține genurile Sopubia și Micrargeria (Fischer et al., 2012; McNeal et al., 2013). Este necesară o eșantionare mai densă pentru a testa această ipoteză și relațiile din genul Xylocalyx și sub-clada care include genurile Graderia, Nesogenes, Rhamphicarpa și genurile înrudite cu acestea din Madagascar, Bardotia, Radamaea și Sieversandreas (Fig. 11). Aceste genuri au fost atribuite la trei triburi diferite (Fischer, 2004) sau, în cazul Nesogenes, la o familie separată – Nesogenaceae, cu ovare uni-loculate (Marais, 1981; Harley, 2004).

Următoarea sub-cladă reprezintă cea mai largă diversificare a speciilor holo-parazite din afara cladei Orobanche. Acestea constau din trei linii cu relații ne-clare: (1) genul Aeginetia, include semi-paraziți precum Ae. indica și un alt holo-parazit înrudit – Christisonia;

Figura 11. Relațiile filogenetice dintre genuri din clada Striga – Alectra. Numărul speciilor și distribuția geografică este prezentată în paranteze. Holo-paraziții exclusivi sunt indicați cu asterics. Genurile care includ semi- și holoparaziți sunt indicați cu un asterics în paranteză. Ramurile incerte sunt reprezentate prin linie punctată. Genurile a căror filogenie nu a fost testată prin metode moleculare sunt listate mai jos de arbore. Regiunile geografice majore: Af Africa, Am America, As Asia, Aus Australia, C-Am America Centrală, Eur Europa, Mad Madagascar, Med Mediteraniană, Mex Mexica, N-Am America de Nord, N-Hem emisfera de nord, S-Am America de Sud.

(2) holoparaziții din genul Hyobanche a cărui monofilie nu este contestată (Randle and Wolfe, 2005; Wolfe et al., 2005; Morawetz and Wolfe, 2009; Morawetz et al., 2010; Bennett and Mathews, 2006) și (3) holoparaziții exclusivi din genul Harveya cu o circumscripție extinsă pentru a ainclude H. alba (Morawetz and Randle, 2010), pentru care s-a sugerat a fi atribuit unui gen aparte – Paraharveya (Fischer, 2004) și H. alectroides (Fischer et al., 2012), original descris într-un grup separat – Parastriga (Mildbraed, 1930).

Alte sub-clade includ genurile Alectra (Fig. 3m), Melasma și Escobedia, iar împreună formează tribul Escobedieae (Fischer, 2004). În timp ce circumscripția Alectra este coroborată de datele moleculare (Morawetz and Wolfe, 2009; Morawetz et al., 2010), Melasma constă din două linii filogenetice și geografice distincte (Morawetz and Wolfe, 2009; Morawetz et al., 2010). Evidențele morfologice sugerează că Alectra orobanchoides este un holo-parazit (Morawetz et al., 2010), indicînd o tranziție independentă de la semi-parazitism la holo-parazitism.

Tendințele evoluției la Orobanchaceae

Parazitismul

La Angiosperme, parazitismul a apărut și a evoluat de mai multe ori independent. Cu toate acestea numai Orobanchaceae include toate formele de parazitism, semi-parazitism facultativ, obligatoriu și holo-parazitism (Kuijt, 1969). Parazitismul a apărut și a evoluat doar o singură dată la Orobanchaceae, sugerînd că mecanismele și procesele care au dus la formarea haustorilor și penetrarea gazdei (Westwood et al., 2010) urmează o cale comună, stabilită o singură dată în evoluția familiei. Întrucît baza genetică și prin urmare mașinăria fotosintetică la plantele holoparazite au devenit parțiale sau pierdute cu totul (dePamphilis, 1995), evoluția de la semi-parazitism la holo-parazitism este considerată ireversibilă. În consecință, frecvența apariției holo-parazitismului în diferite clade indică tranziții independente de la semi- la holo-parazitism (Tank et al., 2006).

Evoluția diversității gazdelor

Spectrul gazdelor, numărul și diversitatea filogenetică a plantelor gazde cu succes atacabile diferă foarte larg între diferiți paraziți. În Orobanchaceae, formal încă nu a fost testat spectrul de gazde. Aceasta se datorează lipsei unui cadru filogenetic complet și lipsei datelor cuantificabile precise ale gazdelor. Evidențele circumstanțiale sugerează că grupul holo-parazit din Orobanchaceae (Kuijt, 1969) tind să aibă un set mai îngust de gazde față de membrii semi-paraziți (Heide-Jørgensen, 2008). Această specializare ecologică poate fi un conducător important a speciației ca și în cazul animalelor parazite (Huyse et al., 2005).

Generaliștii paraziți la animale posedă resurse ne-predictibile, pe cînd specialiștii tind să exploreze resurse predictibile (Ward, 1992). Un patern similar se observă la Orobanche și Phelipanche, arătînd o asociație semnificativă cu spectrul de lățime a gazdelor (îngust față de larg) și cu longevitatea de parazitare a gazdelor (anuale față de perene) (Schneeweiss, 2007). În ambele genuri, speciile parazite acționează pe un spectru larg de gazde, utilizînd gazde cu ciclul de viață scurt, rapid, ceea ce rezultă în cicluri rapide de viață a paraziților, iar utilizarea unui spectru de gazde larg poate fi o pre-adaptare pentru parazitare. Rămîne de testat dacă aceste paterne sunt valabile și pentru alte Orbanchaceae.

Spectrul de gazde este influențat și de recunoașterea parazitului, astfel speciile cu un spectru mai îngust răspund la directive mai specifice ale gazdelor față de paraziții generaliști. Se presupune că stimulatorii de germinare de natură chimică joacă un rol important (Yoneyama et al., 2010), însă funcția exactă a acestora în determinarea specificității gazdei încă nu este bine studiată. Spectrul gazdelor poate fi afectat de disponibilitatea acestora, iar spectrele largi sau înguste pot fi avantajoase în comunitățile mai puțin sau mai diverse respectiv. Pentru testarea aceste ipoteze sunt necesare nu numai datele ecologice, însă trebuie de luat în calcul și modificările comunității în raport cu ecologia, precum și a scării evoluționale. Căile posibile prin care paraziții pot să evolueze/adapteze al noi gazde includ modificări epigenetice și splicing-ul alternativ a ARN-ului.

Poliploidia și transferul orizontal de gene

O trăsătură specifică a genului Orobanche și a genurilor înrudite este numărul de bază mare de cromozomi, cuprins între x = 12 la Aphylon, Myzorrhiza și Phelipanche la x = 41 la Kapsiopsis (Shneeweiss et al., 2004b; H. Weiss-Schneeweiss, date ne-publicate). Alte grupuri holo-parazite urmează același patern (x = 15 în Aeginetia și x = cca. 21 în Lathraea și Phacellanthus; Fedorov, 1969; Shneeweiss and Weiss, 2003). În acest context este necesară o testare formală a asocierii dintre holo-parazitism și poliploidie.

Plantele parazite reprezintă vectori potriviți pentru transferul materialului genetic între gazdă și parazit (Davis and Wurdack, 2004) și viceversa (Mower et al., 2004; Davis et al., 2005). Familia Orobanchaceae nu reprezintă o excepție. Transferul orizontal de gene a regiunilor genomului plastidic au avut loc de la Phelipanche la Orobanche (Manen et al., 2004; Park et al., 2007a), deși genele achiziționate orizontal nu reziduă în genomul plastidic. Striga hermontica a achiziționat o genă nucleară de la gazdele sale (Yoshida et al., 2010). Mai interesant, la Rafflesia, unele gene achiziționate orizontal au înlocuit activitatea genelor proprii a parazitului (Xi et al., 2012), acest proces fiind observat și la Orobanchaceae. Transferul orizontal de gene se manifestă activ pe scara de timp evoluțională și este relevat și pe scara de timp ecologică indicînd că transferul de material genetic între plante are loc regulat (Westwood et al., 2009; Bock, 2010).

Evoluția genomului la Orobanchaceae

Familia Orobanchaceae este pe larg cunoscută ca grupul model pentru studiul evoluției genomice la plantele parazite, în special deoarece este unica familie care include întraga gamă de etape tranziționale evolutive, de la modul de viață autotrofic, semi-parazit, pînă la modul de viață holo-heterotrofic (Westwood et al., 2010). Familia Orobanchaceae suprinde un număr estimativ de 2000 specii și este plasată cu încredere în grupul larg și divers a ordinului Lamiales, care conține un număr enorm de specii cu forme de viață înalt specializate ce include forme cu toleranță la deshidratare, plante carnivore și parazitism (Schäferhoff et al., 2010). Modul de viață parazit a dus la apariția a numeroase forme morfologice și etape de dezvoltare noi. Un progres substanțial a fost făcut în ultimii ani, după descoperirea parțială a reconfigurației genetice și a căilor de semnalizare necesare în stabilirea conexiunii haustoriale cu alte plante. Cu toate acestea, foarte puțin se cunoaște despre evoluția genelor și genomurilor în Orobanchaceae, deși au trecut mai mult de 20 de ani după prima secvențiere a genomului plastidic a unui membru ne-fotosintetic a familiei. Noi perspective apar pe fonul avansărilor dezvoltării metodelor și tehnologiilor de secvențiere. Din cauza diversității foarte largi a familiei, studiile evoluționale sunt bazate pe date moleculare restrînse a numai cîtorva membri din speciile mai reprezentative a genurilor sau a speciilor cu importanță ecologică precum Orobanche, Phelipanche și Striga. Adițional, cultivarea in vitro a parziților obbligatorii este deseori dificilă sau necesită permisiuni speciale în unele țări. Studiile genomice sunt îngreunate și de mărimile largi a genomurilor la această familie de plante.

Genomul nuclear

Pînă la moment, nu au fost efectuate studii privind evoluția regiunilor codificatoare nucleare la Orobanchaceae și la fel foarte puțin se cunoaște baza moleculară a etapelor de viață parazit – specifice. Recent, în Phelipanche ramosa a fost identificată activitatea unei hidrolaze (PRCYP707A1) funcțională în calea catabolică a acidului abscizic (ABA) și cu rol major în timpul germinării semințelor după expunerea la stimulanții de germinare (Lechat et al., 2012). Același studiu a dus la identificarea a două proteine heat-shock și cîțiva factori de transcripție asociați cu ABA. Deși acești transcripți nu au fost caracterizați în detalii, studiile preliminare au putut fi linkate de proteinele active în timpul germinării semințelor la planta model Arabidopsis thaliana. Experiențele cu holo-parazitul Orobanche minor au arătat că imlicarea fitocromilor (PHY) în germinăre, elongare precum și conținutul de antocianină diferă față de plantele fotosintetice sugerînd o reconfigurare a cascadelor reglatoare care implică cel puțin proteinele PHY A și B (Takagi et al., 2009). Ortoloaga PHY A la O. minor, față de Arabidospsis, posedă o substituție de 26 de aminoacizi (Trakulnaleamsai et al., 2005). Această substituție poate ține de funcția alterată a acestei proteine, contribuind la un răspuns neobișnuit la răspunsul la lumină la plantele holo-parazite în comparație cu plantele autotrofe (Trakulnaleamsai et al., 2005; Takagi et al., 2009). Deoarece paternele de expresie, precum și localizarea celulară a produsului PHY A la O. minor este asemănătoare cu cea a plantelor autotrofe, iar motivul chromatophore – binding (motivul de legare a cromotoforului) este înalt conservat, modificările de aminoaciziraportate pot reprezenta rezultatele coevoluției rapide a genelor de fotosinteză care interacționează cu proteina PHY A pe fonul holo-parazitismului.

Yoshida et al., (2010) au identificat la Striga 589 de fragmente asamblate a genelor expresate care nu au prezentat similarități cu genele cunoscute la plante, din care putem să considerăm că cel puțin unele din ele sunt specifice parazitismului. Secvențierea ADNc semi-parazitului Triphysaria versicolor a condus la descoperirea a mai mult de o sută de gene cu expresia diferențiat-mărită în etapa de inițiere a haustorilor. În baza similarităților și ortologiilor cu proteinele cunoscute, aceste fragmente au fost asociate cu detoxificarea chinonică, procese reglatoare și de transcripție, transportul membranar și ciclul acidului citric (Matvienko et al., 2001). Doi dintre acești transcripți, o chinon-oxidoreductază (QR1) și o proteină asociată cu căile de semnalizare la plante (TvPirin) au fost în continuare caracterizate și ca urmare considerate a fi esențiale pentru inițierea haustorială după expunerea la compușii inductori a haustorilor din rădăcinile gazdei (Bandaranayake et al., 2010). Cu toate acestea, nimic nu se cunoaște despre evoluția moleculară a acestor gene și studiile viitoare trebuie să arate dacă genele relevante pentru dezvoltarea haustorilor laterali la Triphysaria sunt la fel esențiale pentru inducerea haustorului terminal. Secvențierea transcripților la nivelul interfeței gazdă-parazit la T. versicolor a relevat în special expresia diferențiată a genei beta-expansinei (TvEXPB1) la creșterea în prezența a diferitor gazde (Honnass et al., 2013). Rămîne de controlat dacă proteinele modificatoare a peretelui celular și expresia diferențiată a acestora este comună între alte Orobanchaceae.

Utilizînd trei specii diferite de Orobanchaceae care diferă în extinderea heterotrofiei a fost inițiat un proiect de scară largă a secvențierii transcriptomurilor – Parasitic Plant Genome Project (PPGP, Westwood et al., 2010, 2012) care are drept scop, printre alte aspecte, descoperirea și studiul genelor exclusiv specifice etapelor ontogenetice la plantele parazite. Wickett et al., (2011) a arătat că expresia subunităților fotosintetice codificate de nucleu în țesuturile pre-emergente din sol sunt considerabil reduse în semiparazitul obligator S. hermonthica în comparație cu semi-parazitul facultativ T. versicolor. Nu a fost detectată expresia genelor nucleare codificatoare pentru fotosinteză în O. aegyptica, acetse gene ddevenind pseudogene sau suferind o deleție din genom. În contrast genele pentru sinteza clorofilei sunt expresate în Phelipanche (Wickett et al., 2011), ceea ce vine în suportul detecției traselor cantităților de clorofilă în unii holoparaziți din Orobachaceae (Epifagus, Myzorrhiza cooperi [syn. Orobanche cooperi], Aphyllon uniflora [syn. O. uniflora]) și alte familii (Cummings and Welschmeyer, 1998). O analiză de control a evoluției ARN-ului subunității mici ribozomale a arătat că plantele parazite posedă o rată semnificativ ridicată de substituție a nucleotidelor (Nickrent and Duff, 1996). Totuși, studiile comparative între plantele parazite mico-heterotrofe nu arată o accelerare semnificativă în evoluția ARN-ului subunității mici ribozomale în mai mulți holoparaziți din Orobanchaceae și rata paternului de accelerare între diferite linii taxonomice rămîne pe larg evazivă (Lemaire et al., 2011).

Numărul de cromozomi

Numărul de cromozomi a fost focusul mai multor studii asupra semi-paraziților din Orobanchaceae, deși majoritatea vastă a acestor rapoarte sunt lipsite de un context evoluțional explicit. Caracterele ca numărul de cromozomi și ploiditatea sunt înalt variabile în interiorul familiei și aparent nu corelează cu mărimea genomului. Cunoștințele curente privind numărul de cromozomi și mărimea genomului la Orobanchaceae sunt reprezentate grafic în Figura 12. Lindenbergia și Schwalba, membrii primelor linii din ramificația arborelui posedă respectiv, n = 16 (Hjertson, 1995) și n = 18 (Kondo et al., 1981). Fiind în majoritae diploide, cu excepția unei specii tetraploide, grupul cel mai apropiat și înrudit de Orobanchaceaei – Rehmania posedă n = 14 cromozomi (Albach et al., 2007). În lumina datelor curente se pare că există o ușoară tendință spre un număr mai mare de cromozomi în clada Orobanche exclusiv holo-parazită, pe cînd poliploiditatea se pare a fi o trăsătură comună în mai mulți semi-paraziți (ex. Castilleja, Striga, Euphrasia; Tank et al., 2009; Kondo et al., 1981; Barker et al., 1988; Iwo et al., 1993). Cu excepția genului Phelipanche cu n = 12, majoritatea genurilor din clada holo-paraziților posedă n = 19, sau mai mulți cromozomi (Fig. 12; Schneeweiss et al., 2004). Analiza genelor cu expresie diferențiată a arăatat că genul Phelipanche a suferit cel puțin o duplicare a întregului genom, după separarea de la ancestorii semi-paraziți (Wickett et al., 2011), ceea ce reprezintă un suport pentru ipotezele anterioare privind evenimentele de duplicare ancestrale în clada Orobanche (Schneeweiss et al., 2004). Diferențele în numărul de cromozomi indică că liniile din această cladă au suferit cel puțin o rundă de poliploidizare. Analiza morfologiei cromozomilor a arătat că aceste evenimente au avut loc independent în diferite linii (Schneeweiss et al., 2004). Ar fi interesant de cercetat dacă modificări independente și poliploidizări ancestrale au avut loc și în alte grupuri holo-parazite, în special pe fonul modificărilor ecologice severe acompaniate cu tranzițiile la stilul de viață ne-fotosintetic. O modificare a nivelului de ploiditate a în O. transcaucasica a coincis cu modificarea spectrului de gazde, sugerînd că cel puțin în acest caz particular, duplicarea genomului a favorizat o diferențiare ecologică față de progenitori (Schneeweiss et al., 2004).

Nue este clar dacă runde idependente de poliploidizare sau disploidizare (reducerea ploidității sau a numărului de cromozomi) în semi-paraziții din Lumea Nouă și Veche au creat marea diversitate a numărului de cromozomi, cuprins între n = 8 și n = 20 (Fig. 12). Modificările nivelului ploidității reprezintă elementul de bază a speciației între angiospermele, ceea ce permite urmașilor să ocupe noi nișe (Wood et al., 2009). Ocuparea unei noi nișe ca urmare a modificării spectrului gazdelor în rezultatul poliploidizării sau disploidizării poate reprezenta un aspect semnificativ pentru speciație în liniile parazite.

Mărimea genomului

Deși poliploiditatea nu a fost corelată cu gradele de agresivitate, mărimea genomului variază foarte larg între orobanchaceae. Genul Lindenbergia (1C = 0.45 Gbp), Schwalbea (1C = 0.56 Gbp; Piednoel et al., 2012) și Odentites (1C = 0.55 – 0.56 Gbp; Hanson et al., 2002) posedă cele mai mici genomuri, mărimea cărora este comparabilă cu cea a plopului sau a orezului. Alte Orobanchaceae fotosintetice, precum Rhinanthus și Melampyrum întrec de trei ori mărimea genomului uman (Fig. 12; Hanson et al., 2002). Cel mai mic genom în clada Orobanche holo-

Figura 12. Evoluția numărului de cromozomi și a mărimii genomului în Orobanchaceae. Săgeata indică originea parazitismului. Ramurile cu liniile subțiri indică heterotrofii autotrofi și fotosintetici; ramurile cu liniile groase – heterotrofii ne-fotosintetici; ramurile cu liniile punctate – amplasările incerte. Topologia arborelui după Schneeweiss et al., 2004.

parazită îl posedă O. cumana (Weiss-Schneeweiss et al., 2006). Genul Orobanche posedă cîțiva poliploizi (ex. O. transcaucasica, O.gracilis) genomul cărora poate să depășească 1C = 5.5 Gbp. Printre diploizi, O. crenata cu 1C = 2.8 Gbp face parte dintre speciile cu genomurile cele mai mari, în acord cu datele curente disponibile (Fig. 12; Weiss-Schneeweiss et al., 2006). În contrast cu Orobanche, Phelipanche posedă un genom mai mare (Weiss-Schneeweiss et al., 2005), însă cele mai mari genomuri în Orobanchaceae au fost descrise pentru speciile de Cistanche cu 1C = 8.7 Gbp în C. phelypaea (Weiss-Schneeweiss et al., 2006). Cu toate acestea, comparat cu heterotrofii fotosintetici a altor familii de angiosperme parazite, precum ar fi Cuscuta (1C = 0.57 – 32.1 Gbp; McNeal et al., 2007a) sau alți membri din Santalales (1C = 0.3 – 80.2 Gbp; Martin 1983; Hanson et al., 2001; Zonneveld,2010), spectrul mărimii genomurilor este mult mai moderat în Orobanchaceae, faptul care le impune un statut de „familie model” între plantele parazite.

Ca și în majoritatea plantelor, în Orobanchaceae, abundența ADN-ului repretitiv contribuie substanțial la diferențele mărimii genomurilor. Cinci specii de Striga prezintă variații genomice considerabile cu respect la 14 familii repetitive, gen-specifice, care reziduă în genomurile acestora în mai multe sute de copii (Estep et al., 2012). ADN-ul repretitiv reprezintă aproximativ 10 – 19% din genomul nuclear în speciile de Striga, însă acest ADN repretitiv nu corelează strict cu mărimea genomului. ADN-ul repretitiv face parte din clasa comună, răspîndită în genomurile angiospermelor, fiind reprezentat de elementele traspozabile. Variabilitatea între diferite populații a unei singure specii de Striga, de ex. S. asiatica sau S. gesnerioides este moderată sau foarte joasă (Botanga et al., 2002; Botanga et Timko, 2005, 2006).

Au fost caracterizate nouă genomuri (șapte holoparazite și două fotosintetice) la Orobanchaceae utilizînd metoda pirosecvențierii whole-genome shotgun (Piednöl et al., 2012). Cntitatea secvențelor de ADN repretitiv este mică în genomurile mici la ne-paraziții Lindenbergia și semi-paraziții Schwalbea, în care elementele repretitive constituie nu mai mult de 30% din mărimea genomului. Datele mărimii genomului și a compozițiilor cromosomiale indică asupra dinamicii divergente în evoluția genomurilor în grupurile surori Orobanche și Phelipanche. Acestă ipoteză este susținută prin cantitățile diferite de clustere de elemente transpozabile gen-specifice (Piednöl et al., 2012). Proporțiile de elemente LINE și SINE (Long and Short Interspersed Nuclear Elements) par a fi în general mai mici în Phelipanche decît în Orobanche. Elementele LINE contribuie la creșterea mărimilor genomurilor prin capacitatea autonomă de copiere. Speciile de Phelipanche au evoluat o mașinărie mai sofisticată de silențiere a elementelor transpozabile, aceasta rezultînd într-o evoluție genomică și cromozomială mai stabilă. Controlul și mecanismele reglatoare pentru elementele transpozabile sunt taxon-specifice și contribuie pe larg la stabilitatea genomică (He et al., 2012). Ar fi interesant de studiat dacă evoluția mărimii genomului este corelată cu spectrul de gazde sau gradul de parazitism. Se cunoaște că la unele plante, limitările în nutriție lasă amprente genomice (Acquisti et al., 2009a,b), însă paraziții obligatorii pot să nu fie afectați de aceste limitări din cauza suplimentului nutritiv oferit de planta gazdă.

Plantele poliploide din familia Orobanchaceae tind să reducă mărimea genomului monoploid (valoarea 1Cx) după evenimentele de poliploidizare, ceea ce este în congruență cu unele linii de angiosperme poliploide ne-parazite (Leitch and Bennett, 2004). În majoritatea cazurilor, valorile 1Cx pentru poliploizi sunt mai mici decît în speciile înrudite diploide (Weiss-Schneeweiss et al., 2005). Deși mecanismele genetice încă nu sunt bine înțelese, reducerea mărimii genomului poate fi selectată din motive biofizice (de ex. împerecherea cromozomilor în mitoză și meioză) sau motive biochimice (de ex. economie biochimică) (Leitch and Bennett 2004; Leitch and Leitch, 2012). Este posibilă existența unui compromis între plasticitatea genomică care vine odată cu mărimea genomului și constrîngerile nutriționale.

Calea evolutivă a unui parazit obligator ar putea favoriza mai moderat genomurile cu mărime mare, independent de abilitatea de a exercita fotosinteza, mărind șansele de sub- și neofuncționalizare a genelor duplicate care contribuie la specificitatea gazdei și adaptarea la gazdă în final ducînd la specierea în liniile parazite.

Alte grupe din Orobanchaceae nu au suferit asemenea scenarii frecvente de creștere și descreștere a numărului de cromozomi sau a mărimii genomului precum în clada Orobanche. Evenimente independente de poliploidizare au fost ipotetizate în alte linii, precum Euphrasia sau Lathraea în baza duplicațiilor genelor fitocromului A (Bennett and Mathews, 2006).

Genomul plastidic

La angiosperme, cromozomul plastidic sau plastomul reprezintă genomul cel mai bine studiat. Plastomul normal poedă o structură înalt conservată cu o singură copie a unei regiuni mici și alta mari (LCS și SSC) care sunt separate una de alta prin două repetiții largi, identice și inversate. Plastomurile codifică pentru un set larg de subunități pentru aparatul fotosintetic care include gene pentru fotosistemele I și II, complexul citocromic, ATP sintaza și complexul NAD(P)H, precum și puține gene implicate în creșterea energiei fotosintetice (rbcL, ccsA, cemA) sau sinteza lipidelor (accD). Unele proteine din componența aparatului genetic sunt codificate de genomul plastidic, inclusiv cîteva gene codificatoare pentru proteinele ribozomale, complexul polimerazic codificat de plastom la fel și cîteva proteine implicate în maturizarea transcripților (matK) sau turnoverul proteinelor (infA, clpP, factorii de asamblare a fotosistemului ycf3, ycf4). Funcția a două dintre cele mai mari gene din genomul plastidic (ycf1și ycf2) nu este cunoscută, însă cadrele de citire a ambelor gene sunt conservate atît la plantele fotosintetice cît și la cele ne-fotosintetice (Wicke et al., 2011). În baza comparării domeniilor proteice, ambele proteine funcționează mai probabil în procese housekeeping decît în funcții metabolice (Wolfe 1994; Boudreau et al., 1997; Drescher et al., 2000). Genomul plastidicîn normă poartă două seturi pentru patru gene codificatoare de ARN ribozomal precum și 30 de gene pentru ARNt (Lagerkvist 1978; Rogalski et al., 2008; Alkatib et al., 2012).

Din cauza naturii sale compacte și a rolului său primar în fotosinteză, o deosebită atenție s-a prezentat evoluției genomurilor plastidice ale plantelor lipsite de fotosinteză. Încă în 1990 dePamphilis și Palmer au raportat pierderea tuturor genelor codificatoare pentru complexul dehidrogenazic NAD(P)H plastidic din plastomul holoparazitului Epifagus virginiana. În curînd, a fost descrisă și secvența completă a genomului plastidic pentru aceeași plantă (Wolfe et al., 1992b). pierderile masive de gene au condus la o structură extraordinară a plastomului cu o reducere aproximativă de jumătate de genom față de speciile înrudite fotosintetice. Cu toate acestea ordinea relativă a genelor în LSC și SSC și a repetițiilor inversate rămîne în mare măsură aceeași sau colineară cu cea a plantelor fotosintetice (Fig. 13). În afară de genele ndh, în plastom sunt complet absente genele implicate în reacțiile de fotosinteză la lumină și întuneric, și doar un număr mic de gene înrudite cu cele fotosintetice reziduă în plastom sub formă de pseudogene (de ex. ΨrbcL și ΨatpA). În plus, mai multe gene codificatoare a aparatului genetic sunt funcțional pierdute, inclusiv gene pentru ARNt, gene a complexului polimerazic și unele gene codificatoare pentru proteinele ribozomale (Morden et al., 1991; Wolfe et al., 1992b). O reducere comparabilă dramatică a ADN-ului plastidic are loc într-o varietate de plante parazite, precum speciile de Cuscuta (Funk et al., 2007; McNeal et al., 2007b), vîsc (Nickrent and Garcia, 2009), algele verzi (Knaufn and Hatchel, 2002; Konong and Keeling, 2006), precum și liniile de plante mico-heterotrofe, inclusiv orhideele ne-fotosintetice (Logacheva et al., 2011; Delannoy et al., 2011) și Ericaceae acrofile (Braukmann and Stefanović, 2012).

Figura 13. Compararea structurilor genomurilor la Epifagus virginiana și Nicotiana tabacum. Repetițiile largi inversate sunt indicate ca segmente cromozomiale subțiri. Genele sunt colorate în acord cu procesele funcțiile. Pseudogenele sunt colorate în ciloarea sură. Liniile subțiri de la Nicotiana la Epifagus indică reorganizările urmate în urm pierderii genelor. Lipsa liniilor dintre gene corespunzătoare corespund regiunilor cromozomiale pierdute, iar liniile punctate indică pseudogenizarea în Epifagus (Wolfe et al., 1992b).

Ca și la alte plante parazite, genele plastidice codificatoare pentru aparatul translațional, în Epigagus acestea evoluționează semnificativ mai încet decăt cele din speciile înrudite ne-parazite (Wolfe et al., 1992a). Cu toate acestea, genele plastidice la E. virginianasunt transcrise, maturizate și translate în ARNm și proteine funcționale (Morden et al., 1991; Wolfe et al., 1992a; Ems et al., 1995; Lohan and Wolfe, 1998; Wimpee et al., 1991, 1992).

În ceea ce privește pierderea genelor, alte linii holo-parazite din Orobanchaceae posedă plastome considerabil diferite de E. virginiana, indicînd că evoluția reductivă a ADN-ului plastidic este un proces specific diferitor linii de plante din Oobanchaceae (probabil, la fel și la alte linii de plante paarzite). Experiențele de cartare restricțională extensivă au sugerat că Conopholis americana posedă un genom plastidic considerabil mai mic (cca. 42kb) față de ruda apropiată a sa E. virginiana, motivul fiind pierderea unei repetiții inversate largi (Dawnie and Palmer, 1992; Colwell, 1994). Alte deleții largi sunt comparabile cu cele din Epifagus, indicînd că reducerea funcțională este similară în ambele specii (Colwell, 1994). În schimb, cartarea restricțională și screeningul PCR sugerează că genomul plastidic a holo-parazitului Lathraea clandestina este circa de 100 -110 kb în mărime, cu sintenia genelor colineară cu Epifagus și majoritatea plantelor fotosintetizatoare (Delavault et al., 1996). Evoluția reductivă a genomului plastidic în Lathraea nu a decurs în același mod ca în E. virginiana. În afară de aceasta și alte pierderi au afectat genomul plastidic în Lathraea – deleția genelor ndh localizate în apropierea SSC (Delavault et al., 1996). Aceasta este în concordanță cu datele de la alte linii holo-parazite și mico-parazite cu plastomele reduse minimal (Funck et al., 2007; McNeal et al., 2007b; Wickett et al., 2008; Delannoy et al., 2011; Logacheva et al., 2011).

Un alt suport pentru evoluția reductivă a plastomului înalt specifică pentru diferite linii de plante vine din studiile care au utilizat eșantioane largi taxonomice, cu focusarea asupra unui număr mic de regiuni din plastom. Din acest punct de vedere, numeroase date sunt disponibile pentru gena rbcL care codifică subunitatea mare a complexului RuBisCO. Unele linii ne-fotosintetice (de ex. Lathraea, Harveya, Myzorrhiza) păstrează intact cadrul de citire pentru rbcL (Delavault et al., 1995, 1996; Wolfe and dePamphilis, 1997, 1998; Rondle and Wolfe, 2005). La Lathraea, totuși, rbcL este transcrisă de o polimerază codificată de genomul nuclear, care la fel transcrie majoritatea genelor responsabile de fotosintezsă (Lusson et al., 1998). În acord cu aceasta, se pare că în Epifagus regiunea promotor-specifică polimerazei din plastom a fost pierdută (Morden et al., 1991) și în cîteva alte plante parazite (Krause et al., 2003; Berg et al., 2004). Cîteva specii de plante ne-fotosintetice poartă doar copia pseudogenei (ex. Aphyllon, Hyobanche și majoritatea speciilor de Orobanche) (Wolfe and dePamphilis, 1997; Delavault and Thalouarn, 2002; Manen et al., 2004; Young and dePamphilis, 2005) și unele linii indică deleția genei rbcL din plastom (genul Phelipanche) (Manen et al., 2004; Park et al., 2007a). Un nivel foarte jos de expresie a genei rbcL a fost detectat în holo-paraziții genului Harveya și Lathraea (Lusson et al., 1998; Randle and Wolfe, 2005). Myzorrhiza corymbosa menține în stare funcțională regiunile regatoare din amontele și avalul genei, ceea ce indică asupra menținerii activității transcripționale a genei rbcL (Wolfe and dePamphilis, 1997), deși, lipsesc datele privind expresia acesteia. Nu a fost investigată funcția peptidei translate de pe rbcL la holo-paraziți.

A fost speculată o nouă funcție pentru complexul RuBisCO, ne-asociată cu fotosinteza (Wolfe and dePamphilis 1997; Leebens-Mack and dePamphilis, 2002). Noua funcție a acestui complex a fost asociată cu biosinteza aminoacizilor și calea metabolică de glicoliză (Tolbert, 1997; Schwender et al., 2004).

Analizele evoluționale pentru genele rps2 și matK au arătat o rată joasă de substituție a nucleotidelor în aceste gene (dePamphilis et al., 1997; Young and dePamphilis, 2005) sugerînd că aceste gene se găsesc sub presiunea selecției. Orobanche minor reține în plastom majoritatea genelor codificatoare pentru ARNt, doar un număr mic dintre acestea devenind pseudogene (Lohan and Wolfe, 1998) și în același timp reține un fragment de ADN care a fost pierdut de plastomul la Epifagus și Conopholis. Toate acestea lutate împreună indică idică plastoame mai puțin reduse în genurile Harveya, Hyobanche Myzorrhiza și Orobanche. Motivele reducerilor gen-specifice nu sunt bine-înțelese, însă tranziția la holo-parazitism se pare a avea rolul cel mai important și influent în aceste procese. În general, liniile de Orobanchaceae mai vechi, precum Epifagus, posedă o reducere mai mare în plastom față de liniile tinere precum Lathraea și Hyobache (Leebens-Mack and dePamphilis, 2002).

În afară de timp, sunt și alți factori pe larg evazivi care duc la pierderea genelor și reducerea fizică a genomului. Astfel, se pare să fie o corelație strînsă între deleția regiunilor genice din plastom și proximitatea fizică cu genele housekeeping indispensabile pentru funcțiile metabolice. Localizarea unei gene care a devenit neesențială după pierderea fotosintezei, poate fi protejată prin localizarea sa în interiorul unui operon care codifică gene codificatoare pentru diverse complexe funcționale. Din cauza densității înalte a genelor din cromozomul plastidic, ambele efecte nu sunt mutual exclusive pentru protecția delețiilor fizice ale genelor. Interacțiunile complexe ale ratelor de recombinare și reparație specifice speciilor vor putea fi privite în viitor ca factori importanți în reglarea proceselor de reducere a mărimii genomurilor în holo-paraziți.

Reorgabizările structurale a ADN-ului plastidic (de ex. inversiile) la plantele parazite au loc cu o rată considerabilă mai mică în comparație cu cantitățile de ADN pierdute. Unicele rapoarte privind modificările structurale pe scară largă provin de la Colwell (1994), Downie și Palmer (1992) care relatează pierderea independentă a unei repetiții inversate în Conopholis și S. asiattica. În general gradul înalt de conservare structurală raportată pentru majoritatea plastoamelor angiospermelor (Wicke et al., 2011) pare a fi valabil și pentru holoparaziții din Orobanchaceae pentru o durată lungă după pierderea fotosintezei. În contrast, cercetările recente sugerează că relaxarea constrîngerilor funcționale și pierderea rapidă ulterioară a genelor începe după tranziția la stilul de viață heterotrofic obligator.

Genomul mitocondrial

Spre deosebire de plastomuri, genomurile mitocondriale (condriomuri) sunt foarte predispuse atît la transferul orizontal a ADN-ului cît și la ADN-ul din alte genomuri celulare (Won and Renner, 2003; Bergthorsson et al., 2004; Davis et al., 2005; Knoop et al., 1996, 2011). Adițional, variabilitatea înaltă a mărimii și conținutului de gene din condriomurile plantelor, le fac ținte dificile pentru studiile evoluționale comparative și filogenetice (Knoop et al., 2011).

Pînă la moment, nu este disponibilă secvența completă pentru condriomul unei plante angiosperme parazite. Foarte puține studii s-au focusat asupra evoluției moleculare ale genelor mitocondriale, în care unele gene precum metR, atp1 și coxI au fost utilizate pentru inferența liniilor de plante parazite în arborele filogeneetic ale plantelor cu flori. Deși se consideră că ADN-ul genomului mitocondrial evoluează, în mod normal, mult mai lent decît ADN-ul nuclear sau plastidic (Wolfe et al., 1987), unele linii holo-parazite (de ex. Apodanthaceae, Rafflesiaceae) sunt supuse unei rate ridicate de substituție a nucleotidelor în ARN-ul mic ribozomal mitocondrial (mtSSU), precum și în genele mitocondriale coxI, atp1, matR și exonii B și C a genei nad1 (Duff and Nickrent, 1997; Nickrent et al., 2004; Berkman et al., 2004, 2007; Filipowicz and Renner, 2010). Cu toate acestea, nu au fost găsite rate accelerate a evoluției în genurile holo-paraziților din Orobanchaceae precum Epifagus, Orobanche și Boschniakia (Mower et al., 2004; Barkman et al., 2007). Semiparaziții din Orobanchaceae (Lamourouxia, Agalinis, Pedicularis, Hedbergia, Parentucellia, Bartsia, Buchnera) evoluează cu rate similare cu cele din genul Lindenbergia (Mower et al., 2004).

Puține lucruri se cunosc despre modificările micro- și maco-structurale precum micile inserții, deleții și inversiile în ADN-ul mitocondrial codificator și necodificator la plantele parazite. Evenimentele indel în Epifagus prezintă doar o variație nesemnificativă a lungimii (2nt) în comparație cu plantele fotosintetice înrudite. Este remarcabil faptul că plantele parazite poartă un intron în gena coxI. Acest intron este găsit în zece din cele 12 linii de angiosperme în care a evoluat independent parazitismul (Barkman et al., 2007). Originea intronului rămîne pe larg ne-clară. În timp ce o achiziție inițială pentru unele angiosperme a intronului coxI prin homingul orizontala avut loc de la fungi (Vaughn et al., 1995; Adams et al., 1998; Cho and Palmer 1999; Seif et al., 2005; Cusimano et al., 2008), majoritatea achizițiilor la paraziți au avut loc prin transferele orizontale de la plantă la plantă (Sanchez-Puerta et al., 2008). Astfel, interacțiunea apropiată dintre plantele parazite și gazdele lor suportă ipoteza de donor ale plantelor a intronului coxI la paraziți.

Transferul orizontal a ADN-ului

Identificarea transferurilor de ADN orizontale de la plantă la plantă și originea acestora reprezintă obiective foarte dificile (Renner and Bellot, 2012). sistemele gazdă-parazit par a fi în special predispuse pentru transferul orizontal de gene/ADN. La plante, preluarea și încorporarea ADN-ului de la alte specii are loc cel mai frecvent în ADN-ul mitocondrial, deși date comparative privind transferul orizontal de gene lipsesc pentru genomul nuclear. Cazuri evidente de transfer orizontal de gene care implică genele mitocondriale se referă la regiunea atp1 ale plantelor parazite din Rafflesicaceae și Apodanthaceae (Davis and Wurdack, 2004; Nickrent et al., 2004). O copie care vizează o parte a genei atp1 achiziționată orizontal a fost găsită în mitocondria la Pilostyles thurberi (Berkman et al., 2007). Copii a genei atp1 ale gazdelor au fost independent transferate la speciile cladei Bartsia și Cuscuta (Mower et al., 2004, 2010). Alte gene mitocondriale, implicate în transferul orizontal de gene, nu au fost identificate la Orobanchaceae.

Transferul macromoleculelor, predominant a ARN-ului, de la gazdă la parazit, a fost raportat la Triphysaria versicolor (Tomilov et al., 2008) și Phelipanche aegyptiaca (Aly et al., 2009). Phelipanche se pare că preia și proteinele gazdei (Aly et al., 2011). Un fenomen similar a fost descris și la Cuscuta (LeBlanc et al., 2012); date comparabile la alte familii de plante lipsesc. Deși componentele celulare implicate în traficul ARN în sistemele gazdă-parazit pot să difere în acord cu anotomia haustorială, datele curente sugerează că paraziții pot avea acces la o varietate largă de ARN a gazdei, inclusiv la transcripții codificatori care funcțional sunt localizați în plastidele gazdelor (de ex. rbcS; LeBlanc et al., 2012). Moleculele de ARN mobile pot fi eventual încorporate în genomul nuclear a parazitului. Astfel de cazuri au fost raportate pentru o genă expresată nuclear, cu o funcție necunoscută, la Striga hermonthica (Yoshida et al., 2011) și Rafflesia (Xi et al., 2012).

Un alt caz care implică transferul orizontal de gene ale regiunilor genomice plastidice pentru genele rbcL, rps2 și trnL-F, care au fost transmise de la Orobanche în Phelipanche (Park et al., 2007a). Datele curente privind evoluția genomului plastidic în ambele genuri sugerează, totuși, că fragmentele achiziționate în două din cinci specii studiate de Phelipanche nu reziduă în genomul plastidic. Precum se credea, aceste fragmente pot fi localizate în genomul nuclear sau cel mitocondrial (Park et al., 2007a). Indiferent de localizarea copiilor achiziționate orizontal, transferurile orizontale de gene rămîn a fi obiecte de studiu foarte interesante pentru înțelegerea interacțiunilor și evoluției sistemului gazdă-parazit (Park et al., 2007b).

Mecasimul molecular al raspunsului imun la plante

Tipuri de reacții defensive ale plantelor

Rezistența se definește ca abilitatea plantelor care reprezintă sau nu gazde specifice de a evita atacul patogenilor, sau, în urma atacului, dea a preveni stabilirea și expansiunea parazitului.

În dependență de modul de direcționare a răspunsului imun rezistența se diferențiază în specifică și nespecifică. Rezistența specifică are, în general, un efect puternic, dar restrâns și selectiv în modul ei de a acționa împotriva patogenului. Aceasta operează doar împotriva anumitor rase ale patogenului. Acest tip de rezistență mai este numit și rezistență verticală sau monogenică (van der Plank, 1968) sau rezistență diferențială (Abdalla M. and Hermsen, 1971). Această rezistență reține declanșarea unei epifitii și oferă un mecanism de apărare împotriva raselor specifice ale patogenului. Totodată odată cu adaptarea raselor de patogen, rezistența dată este foarte ușor depășită iar parazitizmul poate provoca epifitii majore (Vrânceanu, 2000).

Rezistența nespecifică implică un sistem de protecție direct, care întârzie ciclul vital sau capacitatea de reproducere a unui patogen. Specia gazdă încearcă să se protejeze prin dezvoltarea de bariere împotriva invaziei și a capacității patogenului de a crește, de a se extinde și a se reproduce. Rezistența nespecifică reprezintă un sistem de protecție multifactorial complex din punct de vedere morfologic, histologic și metabolic. Complexitatea ei oferă o apărare durabilă, are spectru larg de acțiune împotriva unui spectru larg de rase ale patogenului (Vrânceanu, 2000; Lipka et al. 2005). Rezistența nespecifică este considerată rezistență de tip orizontal (van der Plank, 1968) fiind denumită și poligenică (Abdalla M. and Hermsen, 1971). Rezistența orizontală este controlată de multiple gene ce codifică compuși cu spectru larg de acțiune împotriva atacului și expansiunii parazitului în țesuturile gazdă (Lipka, 2005).

Mecanismele de rezistență constitutive (pasive) includ barierele morfo-structurale și chimice, fiind primul obstacol, care trebuie să fie depășit de patogen. Barierele structurale, cum ar fi ceara, cutina, suberina, lignina, celuloza, caloza și proteinele peretelui celular, des sunt fortificate rapid în timpul procesului infecțios. Totodată, plantele produc o multitudine de metaboliți secundari și proteine ​​antifungice, majoritatea cărora acționează ca compuși antimicrobieni în timpul apărării împotriva microorganismelor. Acestea includ fenoli de diferită structură, saponine, terpenoizi și steroizi.

În contrast, mecanismele de rezistență induse sau active includ sisteme, care recunosc specific antigenul, și determină, ulterior, producerea proteinelor sau a metaboliților antagoniști. Ele sunt considerate al doilea obstacol la invazia patogenului. Mecanismele de apărare induse au mai multe avantaje, cum ar fi reducerea costurilor biosintetice de apărare (Cipollini et al., 2003; Karban 1997).

Răspunsurile de apărare induse sau active includ stresul oxidativ, apoptoza localizată, acumularea fitoalexinelor, sinteza proteinelor PR (pathogenesis-related) și altor proteine, care participă la fortificarea peretelui celular, cum ar fi glicoproteinele bogate în hidroxiprolină, creșterea nivelului de transcripție a genelor pentru enzimele implicate în sinteza metaboliților secundari, cum ar fi peroxidazele, lipooxigenazele, superoxiddismutazele și fenilalanin-amonia-liaza (PAL), o enzimă-cheie în biosinteza compușilor fenolici cu activitate antimicrobiană (Montesinos, 2000).

Conform specificității interacțiunii gazdă-parazit se disting două forme de rezistență: rezistența manifestată de speciile care nu reprezintă gazde (non-host) și rezistența gazdelor specifice (host). Speciile de plante care nu sunt parazitate de un gen particular de paraziți în condiții naturae sunt considerate non-host. Rezistența non-host este cea mai comună formă de rezistență întîlnită la plante și pare a implica activarea multiplelor cascade de răspuns sub control genetic complex. La moment puțină informație în afară de caracterizarea histologică este disponibilă privitor la rezistența non-host la plantele parazite, iar genele și produsele genetice implicate rămîn necunoscute.

La fel interacțiunile dintre specia-parazit și gazdă pot fi reacții compatibile sau incompatibile. Cele incompatibile rezultă în imposibilitatea patogenului de a invada și a parazita planta în urma atacului, fapt datorat răspunsurilor defensive ale plantei. Reacțiile compatibile se caracterizează prin atacul reușit al patogenului și stabilirea relației de parazitism.

Răspunsurile imune de tip PTI și ETI

Sistemul imun la plante pare a fi mult mai puțin complicat ca la animale datorită faptului că plantele sunt lipsite de un sistem circulator, un sistem imun somatic adaptiv și nu pot utiliza receptori imuni mobili pentru a detecta particulele de origine străină. În schimb ele se bazează pe imunitatea înnăscută a fiecărei celule și pe semnale sistemice care emană din țesuturile infectate (Dangl et al., 2001; Ausubel et al., 2005; Chisholm et al., 2006). Din acest motiv plantele au un repertoriu de recunoaștere mult mai vast. Aceasta le permite să manifeste răspunsuri imune care sunt înalt specifice la patogenii respectivi, au activitate autoimună scăzută și care deseori generează o memorie de lungă durată valabilă pe parcursul întregii vieți a organismului.

Plantele au dezvoltat două strategii pentru detectarea patogenilor (Chisholm et al., 2006; Jones et al., 2006). Pe partea externă a celulelor gazdă, elicitorii patogeni conservați numiți PAMP (pathogen-associated molecular patterns – tipare moleculare asociate cu patogenii) sunt recunoscuți de către proteinele PRR (pattern recognition receptors – receptori de recunoaștere ai tiparelor). PAMP sunt în mod tipic componente esențiale caracteristice unor clase întregi de patogeni, cum ar fi flagelina bacteriilor sau chitina fungilor (Boller, 2009). Plantele la fel răspund la molecule endogene eliberate în timpul invaziei patgenilor cum arr fi fragmente din peretele celular sau cuticulă numite DAMP (danger-associated molecular patterns – tipare moleculare asociate cu vătămarea).

Stimularea proteinelor PRR duce la declanșarea răspunsului imun primar numit PTI (PAMP-triggered immunity – imunitatea declanșată de PAMP). A doua etapă a imunității implică recunoașterea moleculelor virulente ale patogenilor numite efectori de către receptorii intracelulari, reprezentați de proteinele polimorfice NB-LRR codificate de majoritatea genelor R (gene de rezistență), eveniment care conduce la imunitatea de tip ETI (effector-triggered immunity – imunitatea declanșată de efectori). Acest mod de recunoaștere duce la o dinamică co-evolutivă între plante și patogeni care este destul de diferită de PTI pentru că, în contrast evident cu PAMP, efectorii au caracteristici variabile și dispensabile. Diversificarea extremă a receptorilor ETI și a efectorilor de origine patogenă reprezintă o normă, între timp ce unele funcții ale PRR sunt conservate pe larg la familii diferite.

Tiparele de expresie ale genelor PTI și ETI sunt în mare parte similare, sugerînd, că răspunsurile sunt aceleași în esență dar acestea variază în magnitudine (Tao et al., 2003).

În genere, PTI și ETI produc răspunsuri similare producînd spre exemplu proteine corelate cu patogeneza (proteine PR cu rol direct în elicitarea reacțiilor defensive), dar și alte răspunsuri precum un flux rapid de ioni de calciu din rezervele externe, o explozie a speciilor reactive de oxigen, activarea protein kinazelor mitogen activate (MAPK), reprogramarea expresiei genelor, depozitatea calozei în peretele celular la situsul de infecție.

Totuși imunitatea de tip ETI este calitativ mai puternică și rapidă și implică adesea o formă de moarte celulară localizată numită răspuns hipersenzitiv (hypersensitive response – HR). PTI este deobicei eficientă împotriva patogenilor neadaptați în cazul rezistenței față de speciile care nu reprezintă gazde (non-host), pe cînd ETI este activă împotriva patogenilor adaptați.

Viziunea curentă a sistemului imun la plante poate fi reprezentată sub forma unui model de tip ”zigzag” cu următoarele faze (Fig. 1):

În faza 1 – PAMP sunt recunoscute de către PRR, rezultînd în PTI care poate opri procesul de colonizare de către patogen.

În faza 2 – patogenii de succes acționează efectori care contribuie la virulența patogenilor. Efectorii pot interfera cu PTI. Aceasta rezultă în ETS (effector-triggered susceptibility – susceptibilitatea declanșată de efectori).

În faza 3, anumiți efectori sunt recunoscuți în mod specific de către una din proteinele NB-LRR, rezultînd în ETI. Recunoașterea este fie indirectă, sau prin interacțiunea directă a NB-LRR cu efectorul respectiv. ETI rezultă în rezistența la patogeni și deobicei într-un răspuns hipersenzitiv la locul de infectare.

În faza 4, selecția naturală determină patogenii să evite declanșarea ETI fie prin eliminarea sau diversificarea genelor ce codifică efectorii recunoscuți de către gazdă, sau prin achiziționarea efectorilor adiționali în stare să suprime ETI. Selecția naturală rezultă în noi specificități ale proteinelor R astfel că ETI poate fi declanșat din nou (Jones and Dangl, 2006).

Figura 1 Mecanismul răspunsului imun la plante – tipurile de imunitate, interrelația dintre acestea și fenomenele imune asociate (cu linii punctate sunt reprezentate evenimentele de activare opționale).

Moleculele PAMP recunoscute de către plante sunt multifactoriale și includ proteine, carbohidrați, lipide și molecule mici (Boller & Felix,2009), care nu pot fi ușor înlocuite de către patogenii care le expresează.

Elicitorul tipic al PTI este flagelina bacteriană, care declanșează răspunsuri defensive în diferite plante (Gomez-Gomez et al., 2002). O peptidă sintetică de 22 aminoacizi (flg22) dintr-un domen conservat al flagelinei este suficient pentru a induce multe răspunsuri celulare (Felix et al., 1999) incluzînd inducerea în timp de o oră a transcripției la aproximativ 1,100 gene în Arabidopsis thaliana (Zipfel et al., 2004).

Proteinele bacteriene ale șocului termic la temperaturi joase (proteine cold shock) și factorul de elongare Tu (EF-Tu) activează răspunsuri defensive similare la flg22 ( Felix & Boller, 2003; Kunze et al., 2004; Zipfel et al., 2006). Tratarea cu o peptidă conservată EF-Tu induce expresia unui set de gene practic identic aceluia indus în cazul flg22 (Zipfel et al., 2006). În mod similar, în urma expunerii la întregul set de PAMP caracteristice unor specii de bacterii, este indusă transcrierea practic a acelorași gene ca și în urma tratării cu flg22 (Thilmony et al., 2006; Tao, et al., 2003, Truman et al., 2006). Astfel, răspunsurile la PAMP converg într-un număr limitat de căi de semnalizare și duc la un set comun de output-uri care reprezintă PTI.

Alte exemple de PAMP sunt reprezentate de lipopolisacharide, peptidoglicani, chitină, molecule DAMP – fragmente din peretele celular, proteine ale șocului termic, proteine citosolice și nucleare ale speciei gazdă, etc.

Pentru a declanșa imunitatea de tip PTI, moleculele PAMP urmează a fi recunoscute de către receptorii PRR.

3.8.2 Receptorii răspunsului imun de tip PTI

Receptorii PRR cunoscuți aparțin uneia din următoarele două clase de receptori: receptori transmembranari chinazici (transmembrane receptor kinases) și proteine similare receptorilor transmembranari (transmembrane receptor-like proteins), care nu posedă un nici un domen intern de semnalizare (kinase domain) (Zipfel et al., 2008) (Fig. 2). În schimb ambele clase posedă un domen LRR (leucine rich repeat) care este responsabil de recunoașterea moleculelor PAMP și un domen transmembranar în membrana plasmatică.

Figura 2 Structura receptorilor PRR cu indicarea domenelor proteice

Familia de gene a receptorilor kinazici a suferit o expansiune enormă in plante: spre exemplu, circa 610 membri sunt prezenți în genomul A. thaliana, și multe din ele sunt responsive la stresuri biotice (Lehti-Shiu et al., 2009). Proteinele similare receptorilor transmembranari au 57 membri în A. thaliana (Wang et al., 2008).

Recunoașterea moleculelor PAMP la nivelul PRR este cel mai bine înțeleasă în cazul receptorului chinazic FlAGEllIn SEnSInG 2 (FLS2) din A. thaliana, care se leagă direct cu flagelina bacteriană după care asamblează un complex de semnalizare activ (Jones and Dangl, 2006).

Proteinele cold shock bacteriene și factorul de elongare Tu (EF-Tu) activează răspunsuri defensive similare cu flg22 (Felix & Boller, 2003; Kunze et al., 2004; Zipfel et al.,2006). Ef-Tu este recunoscută în Arabidopsis de către o chinaza LRR numită EFR (Kemmerling et al., 2007).

Majoritatea proteinelor PRR cunoscute necesită receptorul receptorul chinazic BRASSInOSTEROID InSEnSITIvE 1-ASSOCIATED KInASE 1 (BAK1) pentru funcționare (Chinchilla et al.,2007; Heese et al.,2007). BAK1 nu are un rol direct în percepția elicitorilor, dar FLS2 formează rapid un complex cu BAK1 după elicitare. Această interacțiune rezultă în fosforilarea ambelor proteine, care atinge apogeul în 30–60 secunde după tratarea elicitorului (Schulze et al., 2010). BAK1 la fel joacă un rol în percepția altor elicitori, probabil la fel prin heterodimerizare cu proteine PRR din familia receptorilor chinazici.

Deși conceptul PAMP cuprinde ideea că toate moleculele PAMP ar trebui să fie recunoscute de toate speciile, a fost demonstrat că acesta nu este totimpul cazul. Astfel moleculele PAMP de un anumit tip au o eficineță diferită în declanșarea PTI în dependență de specia de origine.

3.8.3 Răspunsul imun de tip ETI și proteinele efector

Patogenii de succes sunt în stare să suprime răspunsurile PTI și, prin urmare, să se multiplice și să cauzeze afecțiuni. Pentru a face astfel, patogenii adaptați pot furniza molecule efector direct în celula vegetală. Studiile bacteriilor fitopatogene au furnizat majoritatea cunoștințelor despre strategiile efectorilor și mecanismele utilizate de acestea în plante. Rasele individuale de fitopatogeni codifică de regulă 20–30 efectori, care sunt strict regulați și secretați în mod direct ăn citoplasma celulei gazdă de către o stuctură dedicată cu rol de ”seringă” – sistemul de secreție de tip III (type-III secretion system – TTSS) (Cunnac et al., 2009).

Repertoriul de efectori individuali variază dramatic între rasele de bacterii înrudite, iar efectorii, ei înșiși, acționează în mod redundant și, fiind în stare să se înlocuiască (Kvitko et al.,2009). Mulți efectori interferează în mod direct cu răspunsurile PTI (Zhou et al., 2008), iar mutanții bacterieni care nu posedă sistemul TTSS nu au efect patogen.

Redundanța efectorilor este ilustrată de către efectorii neînrudiți ai Pseudomona syringae AvrPto și AvrPtoB, care țintesc ambii complexul FlS2–BAK1. Este cunoscut că AvrPtoB utilizează o strategie dublă pentru supresia chinazelor: domenul N-terminal al acestuia cu rol de țintire a chinazelor este suficient pentru a suprima răspunsurile la flagelină, în timp ce domenul C-terminal al acestuia care reprezintă un domen E3-ligază poate ubichitina chinazele cu care interacționează pentru a le direcționa spre degradare (Gimenez-Ibanez et al., 2009; Rosebrock et al., 2007). În aceeași maneră, AvrPto suprimă multipli receptori chinazici PRR, acționînd, probabil, ca un inhibitor al chinazelor (Shan et al., 2008; Xiang et al., 2008; Xing et al., 2007).

În general, acești efectori par a fi parte a unei strategii bacteriene care țintește chinazele gazdei în mod nespecific. Un alt exemplu de efectori cu funcții suprapuse implică proteina gazdă RPM1-InTERACTInG PROTEIn 4 (RIn4), care este țintită de către efectorii P. syringae AvrB, AvrRPM1 și AvrRpt2 prin intermediul diferitor strategii molecular (Axtell et al.,2003; Mackey et al.,2003).

RIn4 este un reglator negativ atît al PTI cît și al ETI (Kim et al., 2005; Marathe et al., 2003), și la fel, interacționează și cu ATP-azele din membrana plasmatică AHA1 și AHA2 pentru a stimula deschiderea stomatelor (Liu et al.,2009), un eveniment-cheie în timpul acțiunii patogene a bacteriilor asupra frunzelor.

Patogenii produc molecule mici de efectori care mimică hormonii vegetali. Unele sușe de P. syringae produc coronatina, o mimică a acidului jasmonic care supresează rezistența mediată de acidul salicilic la patogenii biotrofi (Zhao et al., 2003; Brooks et al., 2005) și induce deschiderea stomatelor, ajutînd bacteriile să ajungă în apoplast (Melotto et al.,2006).

Proteine efector de origine eucariotă

Cunoștințele despre efectorii de origine ecuariotă și funcțiile acestora sunt limitate în comparație cu datele despre efectorii bacterieni. Efectorii fungilor și oomicetelor pot acționa fie în matricea extracelulară sau înauntrul celulei gazdă. Ei sunt secretați prin sistemul endomembranar și, daca e cazul, sunt ulterior transferați în celulele gazdă cu ajutorul unor mecanisme necunoscute (Kamoun et al., 2007; Panstruga et al., 2009). Efectorii oomicetelor conțin în mod caracteristic motivul intern Arg-X-Leu-Arg (RXlR, unde X reprezintă orice aminoacid), care este necesar pentru importarea în celula vegetală. Secvențierea genomului Phytophthora infestans (Haas et al., 2009), un patogen devastator al cartofului, a relevat 563 gene-efector cu motivul RXlR și datele sugerează că procese de selecție foarte intense acționează asupra acestor efectori. Alți 196 efectori dintr-o clasă aparte (cunoscuți ca proteine Crinkler) sunt codificate de către P. infestans.

O identificare atît de sumară a genelor efectorilor fungici este determinată de absența motivelor conservate (unii din ei nu conțin nici peptide-semnal evidente și nici motive RxLR) pentru a ajuta în interogarea genomului, dar analiza genomurilor la cîțiva patogeni fungici prezic că aceștia au secretomuri complexe și diversificate (Dean et al.,2005; Kämper et al.,2006).

Expansiunea masivă a repetoriului efectorilor de origine eucariotă comparativ cu cel al efectorilor bacterieni ar putea sugera necesitatea pentru funcții mai diverse ale efectorilor patogenilor eucarioți, posibil pentru a suporta strategiile lor mai specializate de achiziționare a nutrienților (Dodds and Rathjen, 2010).

În general foarte puține se cunosc despre acțiunea efectorilor în fungi, oomicete și antofitele parazite. Nematodele sedentare care parazitează plantele formează asociații îndelungi cu rădăcinile, în cadrul cărora induc formarea structurilor noi în organismul gazdă, astfel ca celule gigante multinucleate, din care se nutresc utilizînd un proboscis specializat numit stilet. Stiletul la fel furnizează secreții salivare în celulele gazdei; analiza proteomului din saliva uneia dintre aceste specii, Meloidogyne incognita, a relevat 486 proteine efector potențiale (Bellafiore et al.,2008).

3.8.4 Receptorii răspunsului imun de de tip ETI

Prin co-evoluție cu patogenii, plantele au dezvoltat receptori intracelulari cunoscuți ca proteine de rezistență la boli (proteine R, codificate de gene R) care pot recunoaște prezența anumitor tipuri de efectori patogeni. Astfel, plantele pot utiliza acești receptori imuni pentru a detecta semnalele de virulență și a activa imunitatea declanșată de effectori (Spoel et al., 2012).

Numeroase proteine R au fost identificate (150 în A. thaliana (Meyers et al., 2003) și mai mult de 600 în orez (Oryza sativa) (Goff et al., 2002)) și ei consită în mod tipic dintr-o regiune N-terminală variabilă urmată de către un domen de atașare a nucleotidelor (Nucleotide Binding Site – NBS) în mijloc și un domen C-terminal de tip LRR (Leucine Rich Repeat), iată de ce ele sunt desemnate ca proteine NBS-LRR sau NB-LRR (Fig. 3). Proteinele NB-LRR conferă rezistență la diverși patogeni, inclusiv fungi, oomicete, bacterii, viruși și insecte.

Figura 3 Structura receptorillor NB-LRR cu indicarea domenelor proteice

Multe proteine vegetale nB-lRR mai conțin și un domen n-terminal TIR (Toll, interleukin-1 receptor, resistance protein) un domen înrudit cu domenul de semnalizare intracelular al receptorilor Toll-like receptors (Gay et al., 2007). A doua clasă comună de proteine NB-lRR conțin un domen n-terminal coiled-coil (CC).

În urma studiilor de modelare în bază de omologie față de proteina R a cartofului numită Rx și care este bine studiată, a fost propus un model mecanistic general de activare a proteinelor R (Lukasik et al., 2009). În absența ligandului au loc reacții intramoleculare între regiunea N-terminală variabilă, domenele NBS și LRR. Aceasta limitează substituția și hidroliza nucleotidică în domenul NBS central, inhibînd astfel activitatea receptorului (Lukasik et al., 2009; Maekawa et al., 2011; Takken et al., 2006). În urma atașării ligandului, această reacție intramoleculară de inhibiție se presupune a fi eliminată, rezultînd în activarea receptorului, care este asociată cu substituția și hidroliza nucleotidică. În plus, activarea receptorului duce la schimbări conformaționale posibile — mediate de interacțiunea cu un complex conservat de proteine chaperone care conține Proteina Heat Shock 90 (HSP90) și supresorul alelei G2 al SKP1 (Spoel et al., 2012).

Recunoașterea directă și indirectă a efectorilor patogeni

Natura înalt specifică a imunității mediate de proteinele R  a fost descoperită mai mult de 50 de ani în urmă datorită unor studii care au relevat faptul că loci cu dominație simplă Mendeliană pentru gene R în varietăți ale Linum usitatissimum pot conferi rezistență la rase specifice ale unei specii de ciuperci (Flor, 1956). Totuși, în baza cunoștințelor actuale a numărului de gene R în genomurile plantelor, modelul genă pentru genă care a fost propus odinioară (Flor, 1956)și care afirmă că fiecărei gene R la plante îi corespunde o genă ce codifică un efector al patogenului, nu poate explica imunitatea vastă a plantelor.

Astfel, deși genele R sunt prezente în clustere de gene care au rate de recombinare mai înalte decît în medie în genom (Bakker et al., 2006), nu au fost observat fenomenul de recombinare somatică similar celui din mamifere. Mai mult ca atît, în afară de cîteva excepții (Jia et al., 2000; Deslandes et al., 2003; Dodds et al., 2006; Krasileva et al., 2010), majoritatea proteinelor R studiate pînă acum nu interacționează cu efectorii corespunzători în mod direct.

Pentru a rezolva această dilemă a imunității plantelor, a fost formulată ipoteza mecanismului de gardă (”guard hypothesis”), care susține că, spre deosebire de globuline și molecule TCR, care sunt receptori ai semnalelor de origine străină (non-self), proteinele R ale plantelor se atașează și ”păzesc” propriile proteine care sunt țintite de patogen. Activarea proteinelor R este declanșată cînd propriile proteine ale plantei sunt perturbate sau modificate de către efectorii patogenilor.

Cea mai bine studiată proteină R ”păzită” este din nou proteina RPM1-INTERACTING PROTEIN 4 (RIN4) din A. thaliana . Această proteină nu doar interacționează fizic cu proteinele R RPM1 și RPS2, dar la fel este țintită și modificată de către trei efectori patogeni diferiți din P. syringae (și anume AvrRpm1, AvrB și AvrRpt2) (Mackey et al.,2002; Kim et al.,2005).

Datele disponibile sugerează în mod clar că sistemul imun la plante utilizează proteine R în mod predominant pentru a monitoriza perturbațiile cauzate de efectori asupra propriilor proteine, comparativ cu recunoașterea directă a moleculelor non-self. Această strategie permite plantelor să recunoască în mod specific grupuri de patogeni care utilizează strategii de infecție similare (cu alte cuvinte, patogeni care utilizează efectori care converg asupra acelorași ținte ale gazdei, așa ca RIN4). Necătînd la numeroși diferiți efectori pe care patogenii îi injectează în celulele plantelor pentru a promova virulența, ei pot ținti un număr relativ mic de ”hub”-uri conservate ale rețelei de semnalizare a plantei care controlează răspunsurile defensive ale plantei, metabolismul și semnalizarea (Pritchard et al.,2011).

Astfel, un studiu recent a utilizat un screening yeast two-hybrid la nivel de proteom întreg pentru a identifica interacțiunile fizice între proteinele implicate în imunitate ale A. thaliana (inclusiv 30 de gene R) și efectorii a doi patogeni îndepărtați din punct de vedere evolutiv. În acest studiu, a fost arătat că efectorii patogenilor pot converge la un set limitat de proteine gazdă care reprezintă hub-uri puternic interconectate cu roluri reglatoare importante în semnalizarea imună a plantelor (Mukhtar et al., 2011). Mai mult ca atît, s-a stabilit că proteinele R ale plantelor mai frecvent interacționează cu proteinele plantei care sunt țintite de efectori decît cu efectorii propriu-ziși. Acest studiu a furniza informații cruciale privitor la faptul cum cîteva sute de gene R pot fi suficiente pentru a proteja plantele de un spectru mult mai vast de efectori potențiali proveniți de la diferite clase de patogeni.

3.8.5 Căile de semnalizare activate de răspunsul imun

Una din marele lacune în înțelegerea noastră a imunității plantelor sunt căile de semnalizare care operează imediat în aval de activarea proteinelor PRR și nB-lRR.

Screening-urile genetice au avut succes foarte limitat în identificarea componentelor de semnalizare, acestea rămînînd în mare parte necunoscute.

Semnalizarea prin intermediul kinazelor. O temă care a obținut multă atenție este semnalizarea MAPK care este răspîndită pretudindeni în eucariote și reglează activitatea diferitor componente downstream, astfel ca factori de transcripție și protein kinaze. În mod important, cascadele MAPK au fost implicate atît în PTI cît și în ETI (Pitzschke et al., 2009). O cascadă ipotetică MAPK care acționează downstream de recunoașterea flagelinei a fost caracterizată în A. thaliana. Ea cuprinde următoarele componente MAPKK: MKK4 și MKK5 situate upstream față de componentele MAPK: MPK3 și MPK6 și conduce la activarea factorilor de transcripție de tip wRKY. Cascada culminează în expresia genelor de rezistență. În plus componentele MKK4 și MKK5 constitutiv active conferă rezistență la infecții de către P. syringae în A. thaliana. MPK3 și MPK6 la fel sunt activate de alte molecule PAMP (Boller et al., 2009) . MPK6 activează și biosinteza etilenei la fel implicată în medierea răspunsului imun.

Semnalizarea prin intermediul Ca2+ este un modulator central al dinamicii transcripționale AS-dependente. Numeroase studii au observat în mod clar fluxuri rapide tranziente în acumularea Ca2+ la activarea răspunsurilor imune ale plantelor (Lecourieux et al., 2006; Ma and Berkowitz, 2007). Fluxurile de Ca2+ au un rol important și în modularea activității reglatorilor transcripționali la două nivele (genele EDS1 și ICS1) în cascada transcripțională responsabilă de producerea acidului salicilic.

La fel o cale alternativă bazată pe activarea kinazelor calciu-dependente (CDPK) (Boudsocq et al., 2010) a fost raportată recent prin utilizarea metodelor de genomică funcțională. Această cale acționeză în cea mai mare parte independent de calea MAPK, judecînd după testele de expresie genetică, dar efecte antagoniste și sinergiste au fost la fel observate. Acest model este consistent cu observația că inhibitorii canalelor de calciu abrogă majoritatea răspunsurilor imune elicitate de către PAMP sau efectori.

Semnalizarea prin intermediul acidului salicilic, jasmonic și al etilenei. Calea hormonală a acidului salicilic (AS) pe de o parte și a acidul jasmonic(AJ)–etilenei (ET) pe de altă parte reprezintă reglatori importanți ai expresiei genelor de apărare (Bari & Jones 2009). Aceste două căi acționează în mod antagonist într-o anumită măsură, AS fiind implicat în rezistența la patogenii biotrofi iar AJ-ET fiind implicați în răspunsul la patogenii necrotrofi și insectele ierbivore. Totuși, necătînd la faptul că există diferențe substanțiale în output-urile acestor căi, iar multe gene servesc ca markeri specifici pentru recunoașterea căilor AS sau AJ-ET, există la fel o suprapunere considerabilă între aceste căi. Recent, Tsuda et al. (Tsuda et al.,2009) au identificat interacțiuni complexe între semnalizarea AS și semnalizarea AJ-ET într-un studiu detaliat combinatoric cu utilizarea a multipli mutanți blocați la nivelul diferitor căi. Căile AS și AJ–ET par să acționeze sinergistic în PTI pentru a amplifica răspunsul. Aceasta ar putea explica de ce mulți efectori ai patogenilor sunt în stare să suprime PTI prin interacțiunea cu diferite ținte; pentru că semnalul propriu-zis este relativ slab, blocarea cel puțin a unui component este suficientă pentru a perturba răspunsul.

Răspunsul ETI, în schimb, este mai puternic și implică activități redundante ale căilor AS și AJ-ET (Tsuda et al.,2009). Astfel, chiar în absența semnalizării AS, răspunsul AJ-ET contribuie la menținerea unui nivel substanțial al rezistenței la patogen. Aceste interacțiuni compnesatorii pot rezulta din fluxul mai mare al semnalului în ETI și probabil fac acest răspuns mai robust împotriva interferenței patogenilor.

3.8.6 Speciile reactive de oxigen și șocul oxidativ

După recunoașterea și interacțiunea unei molecule PAMP cu receptorul gazdei (PRR) are loc schimbarea permeabilității membranei celulare, ceea ce duce la influxul Ca2+, și efluxul ionilor de potasiu (K+) și clor (Cl-), ce precedă “explozia” oxidativă (Blume et al., 2000; Chandra et al.,1997; Scheel, 1998) caracterizată prin producerea speciilor reactive de oxigen (ROS-reactive oxygen species).

Producerea varietăților de ROS, inclusiv radicalului superoxid (O2-), peroxidului de hidrogen (H2O2), radicalului hidroxil (OH-) și oxidului nitric (NO) este asociată cu procesele metabolice normale ale celulelor plantelor. În condiții de stres, celulele plantelor sunt capabile să producă o “explozie” de ROS, care este în primul rând constituită din H2O2. Ulterior speciile reactive de oxigen asigură activarea unui spectru divers de mecanisme de rezistență.

ROS produc nu numai efecte directe antimicrobiene (Peng et al., 1992), dar, de asemenea, participă în semnalizarea celulară asociată cu inducerea expresiei genelor răspunsului defensiv (Desikan et al., 2000), răspunsului de hipersensibilitate (Lamb et al., 1997; Thordal-Christensen et al.,1997), formarea legăturilor dintre proteine în cadrul peretelui celular (Brown I et al.,1998) , sinteza fitoalexinelor (Apostol et al., 1989; Daudi A et al., 2012; Devlin et al., 1992; O’Brien et al.,2012; Qiu et al.,2012 ), depunerea calozei (Daudi et al., 2012; O’Brien et al., 2012)și rezistența sistemică dobândită (Alvarez et al., 1998; Lamb et al.,1997).

ROS, fiind molecule ce au în componența sa oxigen și sunt reactive din punct de vedere chimic, pot reacționa cu proteine, ADN și lipidele membranare, astfel, contribuind la reducerea fotosintezei, creșterea scurgerii de electroliți (prin vătămarea membranelor celulare), accelerarea senescenței și moartea celulelor (Sharma et al., 1997). Nivelurile crescute de ROS induc biosinteza moleculelor antioxidante, inclusiv ascorbați, poliamine și glutation (Blokhina et al.,2003; Conklin et al.,1995). Stresul oxidativ induce creșterea activității enzimelor antioxidante, cum ar fi superoxiddismutaza (SOD), catalaza și glutation-S-transferaza (Apel et al., 2004; Blokhina et al., 2003; Mittler et al.,2002).

În baza studiilor cu ajutorul inhibitorilor selectivi ai activității enzimatice s-a atestat că, explozia oxidativă este dependentă de activitatea NADPH-oxidazelor în unele specii sau peroxidazelor în altele. În unele specii aceasta pare a fi dependentă de ambele mecanisme (Ranieri et al., 2003; Tang et al., 2001).

“Explozia” oxidativă la Arabidopsis este codificată de o familie din zece gene, omoloage cu RBO (ATRBOH – Arabidopsis thaliana Respiratory Burst Oxidase Homolog) (Torres et al., 2002). Mecanismul de activare NADPH oxidazei nu este pe deplin înțeles, însă legarea cu ionii de calciu (Ca2+) și fosforilarea par a fi importante pentru asigurarea activității complete (Keller et al., 1998; Mittler et al.,2011; Suzuki et al., 2011).

Există mai multe tipuri de peroxidaze, care au fost caracterizate în diferite organisme, clasa a III-a cuprinde un subset mic din acestea, care este responsabil de sinteza ROS. Peroxidazele din clasa a III-a sunt implicate în reacții redox, în care H2O2 și alți hidroperoxizi sunt de obicei utilizați ca substrat. Cu toate acestea, enzimele respective pot genera H2O2 în condiții specifice și furnizează reducători puternici (Berglund et al., 2002; Dunford,1993; Wojtaszek, 1997).

ROS contribuie la activarea răspunsului de apărare prin inducerea modificarilor în expresia genelor (Kotchoni et al., 2006; Levine et al.,1994). Rapiditatea producerii acestora și potențialul de difuzie liberă a H2O2 prin membrane sugerează că ROS pot exercita această funcție, fie direct, prin intermediul reglării redox a factorilor de transcripție sau indirect, prin interacțiunea cu alte componente de semnalizare cum ar fi cascade de fosforilare (Koh et al., 2005; Mou et al., 2003). În plus, ROS, în asociere cu AS, mediază stabilirea SAR (Durrant et al., 2004; Torres, 2010).

ROS apoplastice, produse de NADPH-oxidazele și peroxidazele peretelui celular, mediază activarea răspunsurilor de apărare sistemice. Mai mult ca atât, un studiu recent arată că ROS, produse de ATRBOHD, mediază un semnal propagativ rapid, transmis pe distanță mare, de la celulă la celulă, care apare ca răspuns la diverși stimuli, sugerând că ROS ar putea avea un rol general în asigurarea comunicării pe distanțe lungi nu numai în cazul răspunsului la atacul agențiilor patogeni, dar, de asemenea, ca răspuns la atacul altor dăunători, rănire și alte condiții de stres (Miller, 2009).

Acumularea AS poate, de asemenea, regla negativ activitatea sistemelor de detoxificare a ROS, ceea ce contribuie în mod indirect la sporirea nivelului total al ROS (Klessig et al., 2000; Yang et al., 2004). Cu toate acestea, ROS și AS au o acțiune antagonistă reciprocă în reglarea negativă a răspândirii morții celulare (Torres, 2005), indicând faptul că ROS pot determina funcții diverse în diferite contexte celulare și în raport cu alte semnale de reglare.

Atacul patogen a fost asociat îndelung cu schimbări în statutul redox al celulei gazdă. S-a demonstrat că AS și AJ, au impact și asupra compusului cu funcție de tamponare a statutului redox – glutationul (Mateo et al., 2006; Koornneef et al., 2008; Spoel and Loake, 2011).

AS nu doar a elevat conținutul celular de glutation, acesta la fel a sporit raportul dintre forma redusă și cea oxidată a glutationului. AJ, pe de altă parte, a micșorat semnificativ conținutul de glutation în favoarea formei oxidate (Spoel and Loake, 2011).

3.8.7 Răspunsul imun în aval de receptori și căile de semnalizare

Perceperea schimbărilor redox în celulă. Schimbările în statutul redox al celulei pot fi sesizate prin intermediul reziduurilor de Cys intrinsec-reactive din componența proteinelor reglatoare. A fost demonstrat recent în cazul mai multor reglatori transcripționali ce conțin cisteină că aceștia sunt în stare să sesizeze schimbările în statutul redox induse de către patogen în programele transcripționale corelate cu imunitate (Moore et al., 2011).

Cea mai mare parte a reprogramării transcripționale asociate cu răspunsurile imune AS-dependente poate fi atribuită coactivatorului transcripțional Nonexpresser of PR genes 1 (NPR1). NPR1 controlează expresia a peste 2200 gene corelate cu imunitatea în Arabidopsis și conține cîteva reziduuri Cys conservate la omologii din Arabidopsis și din alte specii (Mou et al., 2003; Wang et al., 2006). Legăturile disulfidice între aceste reziduri Cys rezultă în formarea unui oligomer stabil cu masă moleculară mare cu locație citoplasmatică. În urma acțiunii patogenului, acumularea de AS declanșează crearea tranzientă a unui mediu reducător în celulă care este sesizată de către reziduurile Cys ale oligomerului NPR1. Această modificare în statutul redox reducă legăturile disulfidice cu ajutorul enzimelor redox Thioredoxin 3 și 5, rezultînd în eliberarea monomerului NPR1 care este translocat în nucleu pentru a activa transcripția genelor (Kinkema et al., 2000; Mou et al., 2003; Tada et al., 2008). Astfel, NPR1 funcționează ca sensor al statutului redox celular prin schimbarea conformației, care afectează localizarea sa nucleocitoplasmatică și, prin urmare, activitatea transcripțională.

NPR1 nu este unicul sensor redox care acționează în imunitatea plantelor. În mod remarcabil, factorii de transcripție TGA care interacționează fizic cu NPR1 pentru a forma complexul de transcripție transactivator (Zhang et al., 1999; Zhou et al., 2000; Rochon et al., 2006; Boyle et al., 2009) sunt la fel reglați de către statul redox. Două reziduuri Cys redox-active în TGA1 și TGA4 formează o punte disulfidică în mod normal în mediul celular relaxat, prevenind interacțiunea cu orice NPR1 disponibil. În urma inducerii de către AS, această punte disulfidică este redusă, ceea ce permite interacțiunea cu NPR1, o asociere care, se presupune, induce transcripția genelor de apărare (Despres et al., 2003).

Cascadele transcripționale activate de răspunsul imun. Comparearea genelor direct induse de către NPR1 în absența sintezei de novo a proteinelor și setul total de gene NPR1-dependente (Wang et al., 2005, 2006) relevă faptul că acest coactivator reglează mulți loci în mod indirect (Fig. 4). Utilizînd profiluri globale ale expresiei și metode bioinformatice, a fost demonstrat că genele a opt factori de transcripție WRKY (WRKY18, 38, 53, 54, 58, 59, 66, and 70) sunt ținte directe ale NPR1 (Wang et al., 2006). În mod individual, WRKY18, 53, 54, și 70 acționează toate ca reglatori pozitivi ai rezistenței mediate de AS, în timp ce WRKY58 pare să atenueze răspunsul defensiv. Compararea profilurilor de transcripție ale npr1 de tip wild-type și a mutantului wrky18 în urma inducerii căii AS dependente a indicat că expresia a aproximativ 20% a genelor NPR1-dependente genes este la fel reglată de WRKY18. În mod semnificativ, WRKY18 a funcționat predominat ca factor auxiliar care a amplificat responsivitatea genelor NPR1-dependente. În plus, studii independente indică că WRKY38 și WRKY62 sunt induse într-o manieră NPR1-dependentă și funcționează pentru a supresa reacțiile defensive bazale (Kim et al., 2008), suportînd în același timp Rezistența Sistemică Dobîndită (SAR) NPR1-dependentă, un răspuns imun sistemic cu spectru vast care este dobîndit după atacul inițial al patogenului (Spoel et al., 2009).

Astfel, NPR1 activează o rețea de gene ale răspunsului primar, inclusiv numeroși factori de transcripție WRKY care ”cizelează” și amplifică răspunsurile transcripționale donwstream ale genelor răspunsului secundar. Acesta este confirmat adițional de către o disecție minuțioasă recentă a promotorului cu răspuns secundar PR-1 (NPR1-dependent), care a arătat că factorii de transcripție WRKY coreglează acest promotor în trei sau patru situsuri diferite (Pape et al., 2010). În genere, factorii de transcripție WRKY precum WRKY70, care este un reglator pozitiv al semnalizării AS, se leagă cu boxele W ale genelor PR (Li J et al., 2004). Întrucît factorii WRKY formează homo- și heterodimeri (Xu et al., 2006), situsurile multiple de atașare la promotor ar putea determina o specificitate încă mai mare și un control combinatoric în cadrul cascadelor transcripționale.

Figure 4 Modelul de activare transcripțională în cascadă a genelor în cadrul răspunsului imun. Pot fi observate genele cu răspuns primar și secundar. SAR-rezistență sistemică dobîndită (Moore et al., 2011)

Contrar așteptărilor, mulți activatori transcripționali nu sunt activi în mod continuu în urma perceperii semnalului, dar acționează mai curînd în secvențe scurte (pulsuri transcripționale).

Ca răspuns la infecția de către patogeni, NPR1 este translocat în nucleu pentru a iniția transcripția genelor-țintă după care este imediat degradat de proteozom. Totuși, în mod surprinzător, turnover-ul NPR1 mediat de proteazom are loc în secvențe ciclice, permițînd nivelurilor de proteină să se restabilească în timpu dintre aceste secvențe. În consecință, genele-țintă ale NPR1 sunt activate doar în timpul acestor secvențe de degradare, rezultînd în pulsuri tranziente în transcripția genelor țintă (Spoel et al., 2009). Secvențele scurte ale degradării NPR1 sunt probabil controlate de fluctuațiile în statutul redox celular. Reducerea și oxidarea tranzientă permite NPR1 să alterneze între forma sa nucleară de monomer cea citosolică de oligomer, reglînd influxul de NPR1 în nucleu și, astfel, disponibilitatea acestuia pentru proteazom (Tada et al., 2008; Spoel et al., 2010). Astfel, buclele feedback negative între represori și corepresori ar putea fi un mecanism comun prin care plantele stabilesc pulsurile transcripționale.

Expresia proteinelor corelate cu patogeneza. Producerea proteinelor corelate cu patogeneza (pathogenesis-related proteins – PR) a fost pentru prima dată asociată cu infectarea plantelor de tutun cu virusul TMV (Tobacco Mosaic Virus) (Burch-Smith et al., 2007) Studii ulterioarea au arătat că proteinele PR includ enzime hidrolitice (așa ca β-1,3-glucanaza, chitinaza) și defensinele, care au activități de hidroliză a peretelui celular al patogenului și de degradare a membranei patogenului, respectiv. Sinteza lor este indusă nu doar de către patogeni, dar la fel și de semnale imune astfel ca acidul salicilic în absența stresului patogen. Proteinele PR sunt executorii direcți ai imunității induse a plantelor. Paisprezece clase de proteine PR (PR1–PR14) sunt cunoscute în plante la moment (Shen et al.,2007) . Eforturile inițiale în ingineria genică cu scopul conferirii rezistenței la boli în plante prin supraexpresia proteinelor PR au arătat că ele nu sunt atît de eficiente cînd sunt induse în mod individual comparativ cu cînd sunt expresate în mod coordonat (Wirthmueller et al.,2007) Este cunoscut că seturi dinstincte de proteine PR sunt induse ca răspuns la diferiți patogeni. În A. thaliana PR1, PR2 (o β-1,3-glucanază) și PR5 (taumatina) sunt induse de acidul salicilic ca răspuns la patogenii biotrofi, în timp ce PR3 (o chitinază), PR4 (o chitinază) și PR12 (o defensină) sunt induse de acidul jasmonic ca apărare împotriva patogenilor necrotrofi (Deslandes et al., 2003) (Fig. 5).

Figura 5 Seturile de gene PR expresate implicate în diferențierea patogenilor biotrofi de cei necrotrofi. PR1 servește și ca marker molecular pentru Rezistența Sistemică Dobîndită

Mai mult ca atît, reglarea unui set vast de proteine rezidente în reticulul endoplasmatic sunt necesare pentru a asigura folding-ul corect, transportul și secreția proteinelor PR (Bernoux et al.,2008) . Genomurile plantelor au capacitatea de a produce seturi vaste de proteine PR. Doar pentru defensine, 317 secvențe cu omologie înaltă au fost identificate printr-o scanare a genomului A. thaliana (Bari, R. & Jones, 2009) . Genele defensinelor se întîlnesc în clustere, probabil ca rezultat al duplicării genelor și a selecției divergente sau de purificare. Defensinele se găsesc nu doar în plante, dar la fel în insecte și mamifere și au roluri imune diverse împotriva patogenilor bacterieni și fungici la fel ca împotriva insectelor ierbivore. Așadar, înțelegerea reglării și funcțiilor proteinelor PR este o parte crucială a cercetărilor imunologice.

În pofida, sau posibil, din cauza numărului de gene diferențial expresate ca rezultat al activării PTI și ETI, schimbările principale care rezultă în prevenirea creșterii patogenului nu sunt clare în orice patosistem. Probabil că multiplele răspunsuri au efecte minore astfel că contribuțiile individuale sunt greu de cuantificat, dar este la fel posibil că diferitele aspecte ale răspunsului sunt efective împotriva la diferite tipuri de patogeni.

Studii recente au început să elucideze răspunsurile specifice cu efect semnificativ asupra invaziei patogenilor. Spre exemplu, proteinele PEnETRATIOn 2 (PEn2) și PEn3 proteins ale A. thaliana sunt implicate în prevenirea penetrării celulare de către fungii din ordinul Erysiphales (Lipka et al., 2005; Stein et al. 2006). PEn2 este o enzimă hidrolitică care produce un compus glucozinilat dintr-un precursor inactiv, iar PEn3 este un transportator ABC care pare să fie implicat în secretarea acestei molecule la situsul de atac al ciupercii (Bednarek et al., 2009). Deși aceste activități ar putea avea un rol antipatogen direct, ambele proteine sunt la fel necesare pentru depozitarea calozei la situsul de infectare și încapsularea haustoriilor acestor fungi, sugerînd un rol reglator mai subtil în blocarea infecției. Gena Lr34 a grîului, care a fost utilizată pe larg în agricultură pentru că conferă rezistență împotriva unui spectru larg de fungi printre care și Erysiphales, a fost la fel indentificată ca codificînd un transporter ABC (Krattinger et al., 2009).

RPw8 în A. thaliana este o altă proteină care asigură rezistența la un spectru larg de fungi. Ea este direcționată spre membranele celulelor gazdă în preajma situsului de infectare și acționează în vederea încapsulării haustorului ciupercii prin sinteza calozei (Wang et al, 2009).

Sintaxina PEN1 acționează într-o cale diferită de rezistență caracteristică pre-invadării în cadrul patosistemelor non-host. PEN1 este cel mai probabil parte a complexului SNARE care secretă încărcătura vesiculară la situsul unde are loc încercarea de invazie a ciupercii, contribuind la formarea depunerilor în peretele celular (Collins et al.,2003; Assaad et al.,2004; Bhat et al.,2005).

3.8.8 Răspunsul hipersenzitiv

Cum a fost menționat anterior ETI este o versiune mai rapidă și mai puternică a PTI (Thilmony et al.,2006; Tao et al.,2003; Truman et al.,2006) care culminează adesea cu răspunsul hipersenzitiv (Hypersensitive response – HR) (Fig. X). HR reprezintă apoptoza indusă de agentul patogen, rapidă și localizată în locul de infecție, prin care celulele plantei reacționează la atacul patogenului prin moartea programată a celulelor, ce include scurgeri de electroliți din citoplasmă și stresul oxidativ (Montesinos et al., 2000, Simon-Plas et al., 2002).

HR în mod tipic nu se extinde în afara celulelor infectate: ar putea reține creșterea patogenului în unele tipuri de interacțiuni, în mod particular în acelea care implică paraziți haustoriali, ajutînd la localizarea patogenului, dar nu este întotdeauna observat și nici necesar pentru funcționarea ETI. Astfel rezistența de tip non-host la Arabidopsis împotriva patogenului de orz neadaptat, B. graminis f. sp. hordei (Bgh) implică în mod normal depuneri celulare rapide (bariere fizice) și metaboliți antimicrobieni la situsul de intrare a patogenului, dar nu și reacția HR (Jones and Dangl, 2006).

Studiile pe A. thaliana au demonstrat că în cazul HR, moartea celulară pare să fie mediată de acțiunea metacaspaselor și în mod specific, a proteinelor METACASPASE 1 (AtMC1) și caspase-3-like (Hatsugai et al., 2009). La fel, printre factorii moleculari cu rol în moartea celulară programată sunt, în cea mai mare parte enzime, cu funcții foarte diverese, inclusiv o proteină similară cu receptorii kinazici, o fofoesterază similară calcineurinei, o protează, o UDP-glucozil- transferază, un transportator ABC și o ATP-ază. Totuși există dubii privitor la faptul dacă apoptoza este cauza sau consecința rezistenței.

3.8.9 Rezistența sistemică dobândită

Plantele nu posedă sistem circulator, dar experimentele au evidențiat că sistemul lor vascular transportă semnale imune de la locul de infecție la țesuturile neinfectate pentru a stabili SAR.

Timp de câteva ore după apatiția necrozei localizate, planta începe a expresa un set de gene de apărare atât la nivel local, la punctul de infecție, cît și sistemic, în alte organe ale plantei. Astfel, HR local de multe ori declanșează un semnal sistemic, care transformă rezistența nespecifică la nivelul plantei întregi, în rezistența sistemică dobândită (Systemic Acquired resistance – SAR), care conferă protecție sporită de lungă durată împotriva infectării ulterioare de un spectru larg de agenți patogeni (Durrant et al., 2004, Ryals et al.,1996; Somssich, 2003; Sticher, 1996).

SAR este în mod tipic indus în urma ETI deși inducerea ca urmare a PTI a fost la fel atestată și este eficientă împotriva unui spectru larg de patogeni biotrofi (Somssich, 2003).

Totuși modul clasic în care SAR este activată în plante este prin acțiunea agenților patogeni ce cauzează necroza, ca rezultat al HR sau ca un simptom al bolii. Rezistența conferită este de lungă durată, uneori, pentru întreaga durata de viață a plantelor, precum și valabilă împotriva unui spectru larg de agenți patogeni – virusuri, bacterii, fungi și oomicete (Ryals et al., 1996; Sticher et al, 1997).

La nivel molecular SAR se caracterizează prin creșterea expresiei unui număr mare de gene PR în țesuturi la nivel local și sistemic (van Loon et al., 1985; van Loon et al., 2006). SAR mai curînd este rezultatul efectelor acțiunii mai multor proteine PR, decât a unei singure proteine specifice. Totodată, rolul lor în stabilirea SAR nu este clar, deși genele PR servesc în calitate de markeri moleculari utili pentru depistarea SAR (Durrant, 2004) spre exemplu PR1.

NON – EXPRESSOR OF PATHOGENESIS-RELATED1 (NPR1), este reglatorul pozitiv central în semnalizarea SAR (Dong et al., 2004; Fobert et al., 2005). Acumularea de AS induce schimbările potențialului redox celular, declanșând reducerea NPR1 (precum a fost descris mai sus) din oligomeri citozolici, ce au legături disulfurice, în monomerii activi, care sunt transportați spre nucleu, unde interacționează cu factori de transcripție TGA (Depres et al., 2003; Mou et al., 2003). Interacțiunea respectivă stimulează legarea factorilor TGA cu elementele AS-responsive în promotorii genelor PR și reprogramarea transcripțională ulterioară, astfel contribuind la stabilirea SAR. Dintre factorii de transcripție TGA, anume TGA2, TGA5 și TGA6 joacă un rol important în inducerea SAR (Durrant, 2004)

NPR1 de asemenea reglează interrelațiile în semnalizarea AS și AJ, funcționînd ca un reglator-cheie în integrarea și declanșarea răspunsurilor sistemice dependente de natura patogenului. Alte ținte posibile sunt factorii de transcripție WRKY, ce se leagă cu W-box ale genelor PR, precum ar fi reglatorul pozitiv al semnalizării AS – WRKY70 (Li et al., 2004). Totodată, țintele NPR1 pot fi reglatori negativi a semnalizării AS, precum mitogen-activated protein (MAP) kinase 4 (MAPK4), ce reglează negativ răspunsul de apărare mediat de AS și pozitiv acela de AJ (Petersen ,2003).

Nu toate răspunsurile mediate de SAR sunt dependente de NPR1. Factorul de transcripție Whirly (AtWHY1) de la Arabidopsis funcționează în calitate de factor dependent de AS și independent de NPR1.

Figura 6 Secvența de evenimente de la recunoașterea agentului patogen până la inducerea expresiei genelor de apărare (Durrant, 2004)

Multe procese, ce contribuie la SAR sunt necesare în ambele țesuturi locale și sistemice și contribuie la rezistența bazală. Acestea includ sinteza AS, modificări în starea redox și inducerea expresiei genelor de apărare. Recunoașterea patogenului invadator declanșează schimbări în țesutul local, iar în țesuturile sistemice acestea sunt induse de percepția unui semnal sistemic.

O înțelegere mai bună a căiilor de semnalizare SAR are cu siguranță un potențial major în metodele de protecție a culturilor agricole [(Durrant, 2004; Grant and Lamb., 2006].

Figura 7 reprezintă principalele fenomene asociate cu reacțiile de protecție ale plantelor în baza unei serii de patosisteme.

Figura 7. Tipurile de răspunsuri defensive ale plantelor la invazia de către patogeni

(A) Răspunsul hipersenzitiv în celule individuale ale mezofilului la salata penetrată de haustoriul unui isolat incompatibil al ciupercii biotrofe Bremia lactucae. (B) Generarea H2O2 în pereții celulari ai salatei, în vecinătatea bacteriei incompatibile P. syringae pv phaseolicola. (C) Formarea papilelor în calea penetrării de către sporul în germinare al unui isolat virulent al ciupercii biotrofe Erysiphe graminis f sp horde! pe frunze de orz. (D) Acumulări de glicoproteine bogate în hidroxiprolină (HRGP) în țesutul pețiolului Brassicae campestris ca răspuns la infecția cu Xanthomonas campestris. (E) Depozitarea calozei în frunzele mezofilului de Arabidopsis la situsul de infecție incompatibilă cu Kronospora parasitica izolatul Noco2 (F) Formarea leziunilor în frunzele de tutun ca răspuns la virusul TMV (G) Lignificarea și reinițierea diviziunii celulare în țesutul tulpinii de Brassica napus ca răspuns la fungul cu agresivitate slabă Leptosphaeria maculans. (H) Gel vascular sau formarea de tiloză în vasele xilemice ale tulpinii genotipului rezistent de Theobroma cacao ca răspuns la colonizarea vasculară de către fungul Verticillium dahlía (Ashfield et al., 1994).

3.9 Rezistența florii-soarelui la orobanche

3.9.1 Etapele de invazie ale parazitului Orobanche cumana

Ciclul vital al Orobanche cumana cuprinde o serie de pași bine definiți separați spațial și temporar și care reprezintă ținte potențiale pentru strategiile defensive ale plantei-gazdă.

Principalele etape în viața parazitului sunt după cum urmează (Eastabrook and Yoder, 1998) (Fig 8):

precondiționarea semințelor, germinarea, formarea radicelei

atașarea la rădăcina gazdă și formarea apresoriului

formarea haustorului penetrarea țesuturilor gazdei și interconectarea cu sistemul vascular

stadiul de stea, formarea haustorilor laterali

formarea tuberculului, creșterea tulpinei florifere, formarea florilor și fructelor.

Figura 8. Procesul de invazie al Orobanche cumana

Semințele de lupoaie sunt transportate ușor de curenții de aer, apă, etc la distanțe mari păstrîndu-și capacitatea germinativă în sol timp de 5-8 ani. Ajunse în sol, sub acțiunea unor condiții favorabile (temperatura de și umiditate sporită a solului), acestea au nevoie de o perioadă de 1-2 săptămîni pentru condiționare după care sunt în stare să germineze ca urmare a interceptării semnalelor chimice specifice produse de rădăcinile de floarea-soarelui [PARKER & RICHES, 1993; KROSCHEL, 2001]. Ca urmare se formează un filament subțire (radicelă) care crește în direcția radăcinilor plantei gazdă (chemotropism).

Stimulenții de germinare sunt unul din factorii principali care determină specificitatea interacțiunii parazit-plantă gazdă. Dacă germinarea semințelor de parazit este indusă artificial în apropierea unei specii non-gazdă acestea deseori (dar nu întotdeauna) se vor atașa si vor infecta planta (e.g., Westwood 2000). La fel, este de menționat că în cazul parazitului Striga germinarea semințelor este declanșată și în prezența exudatelor radiculare ale plantelor care nu reprezintă gazde ale acesteia spre exemplu bumbacul (Eastabrook and Yoder, 1998), demonstrînd astfel că specificitatea parazitului față de inductorii de germinare ai gazdei nu este absolută.

Patosistemul O. cumana – H. annuus se deosebește de altele cu participarea speciilor din familia Orobanchaceae prin faptul că stimulenții de germinare ai florii-soarelui sunt specifici pentru O. cumana, dar și prin faptul că aceștia sunt reprezentați preponderent de compuși care nu aparțin clasei strigolactonelor (care predomină la Orobanchaceae). Primul stimulent de germinare identificat în exudatele radiculare ale florii-soarelui a fost lactona dehydrocostus, o lactonă din clasa sesquiterpene (Joel et al., 2011). Recent s-a demonstrat că și alți compuși din această clasă pot induce germinarea O.cumana la concentratii nano- și micromolare: costunolide, tomentosin, 8-epixanthatin (Raupp și Spring, 2013).

Totuși, asemănător cu alte plante parazite, deși la o rată cu mult mai redusă (Lopez-Raez et al. 2008), germinarea semințelor de O. cumana poate fi indusă și de strigolactone, spre exemplu heliolactona (Ueno et al., 2014) și compusul sintetic GR24. Strigolactonele funcționează ca semnale de recunoaștere pentru ciupercile care participă în formarea micorizelor, cu care peste 80% din plantele terestre dintre care face parte și floarea-soarelui pot forma o relație simbiotică (Akiyama et al. 2005) (totuși ele sunt sintetizate și de specii de plante care nu formează micorize).

Compușii dați induc ramificarea hifelor în acești fungi ceea ce precedă colonizarea și sporește șansele de a contacta rădăcina gazdă (Akiyama et al. 2005; Besserer et al. 2006). În plus, strigolactonele sau derivații apropiați ai acestora reprezintă hormoni vegetali care reglează ramificarea lăstarilor, suprimă creșterea mugurilor auxiliari, au rol în stabilirea arhitecturii sistemului radicular, în germinarea semințelor, semnalizarea ca răspuns la lumină cît și în reproducerea plantelor demonstrînd încă odată răspîndirea vastă în regnul vegetal. Este interesant faptul că rata producerii unor stimulenți de germinare depinde și de parametrii mediului extern cum ar fi fertilitatea solului, cantitatea de fosfați (Ueno et al., 2014), avînd un potențial impact asupra eficienței infectării de către Orobanche.

Vârful radicelei la Orobanche nu are o structură protectoare bine definită și nu posedă procambiu și meristem tipice pentru dicotiledonate (Joel and Losner-Goshen, 1994). Odată ce radicela contactează cu rădăcina plantei gazde, elongarea este întreruptă, extremitatea acesteia se îngroașă formînd apresorium-ul – organul de atașare sub forma de bulb cu o serie de proeminențe adezive. Din celulele apicale se formează partea centrală a conului de pătrundere numit haustorium (Joel and Losner-Goshen, 1994). Această structură este caracteristică tuturor plantelor parazite și reprezintă o punte legătură prin care are loc alimentarea parazitului cu apă și elemente nutritive (Kuijt, 1969; Musselman and Dickison, 1975; Stewart and Press, 1990; Press and Graves, 1995; Riopel and Timko, 1995).

Celulele conului de pătrundere al haustorului cresc printre celulele epidermale și cortexul plantei-gazdă. Producerea unor astfel de substanțe ca: pectinmetilesteraze, poligalacturonaze și endocelulaze facilitează aparent acest proces (Shomer-Ilan, 1993; Ben-Hod et al., 1993 and Losner-Goshen et al., 1998). Ulterior, se formează 5 conexiuni prin intermediul cărora se realizează interconectarea parazitului cu sistemul vascular al gazdei. Parazitul captează resursele plantei-gazdă prin stabilirea unui potențial osmotic scăzut în raport cu gazda prin biosinteza unor astfel de alcooli polihidrici cum ar fi manitolul (Harloff and Wegmann, 1993; Robert et al., 1999). După conexiunea cu gazda, parazitul crește rapid și dezvoltă rădăcini care sunt capabile să formeze haustori laterali (Keyes et al ., 2001; Joel et al ., 2006).

Pentru dezvoltarea haustorului este necesară prezența unei clase de factori eliminați de către planta-gazdă în rizosferă și anume a factorilor HIF-haustorial initiation factor care pot fi flavonoizi, ρ-hidroxy acizi, quinone (chinone), citokinine, etc. (Lynn and Chang, 1990). Acești compuși sunt diferiți de semnalele care induc germinarea acționînd ca semnal pentru celulele parenchimatice nediferențiate. Există diferențe calitative chiar și între factorii HIF exudați de gazde înalt înrudite sugerînd că aceste semnale reprezintă determinanți importanți ai specificității gazdei, și încă un nivel potențial la care ar putea să se ducă lupta moleculară în cadrul sistemului gazdă-parazit.

În partea superioară a bulbului cu proeminențe (apresorium) se dezvoltă un mugure acoperit cu solzi, care apoi se alungește și străbate solul ieșind la suprafață, formând tulpina floriferă a parazitului. Tulpina floriferă după fructificare moare. Din momentul pătrunderii filamentului rezultat din germinarea semințelor de Orobanche în tegumentul rădăcinii plantei-gazdă și până la apariția tulpinii florifere la suprafața solului se scurg aproximativ l-2 luni.

Specificitatea interacțiunii gazdă-parazit este deseori multi-stratificată – în unele cazuri parazitul va germina dar nu va forma haustori și nu se va atașa, sau se va atașa dar nu se va dezvolta sau se va dezvolta parțial după care se va opri (Shen et al. 2006; Thorogood and Hiscock 2010). Cunoașterea fenomenelor morfologice și moleculare ce au loc la fiecare etapă pot elucida bazele specificității interacțiunii, mecanismele de rezistență potențiale, și, prin urmare, strategiile de ameliorare cu scopul conferirii rezistenței.

3.9.2 Reactii defensive ale florii-soarelui ca urmare a atacului de către O. cumana (la nivel morfologic, histologic și genetic)

În cadrul diversității de gazde ale unui parazit, anumiți indivizi pot demonstra diferite nivele de rezistență, toleranță sau susceptibilitate la atacul patogenului iar mecanismul de rezistență poate fi diferit. Rezistența este definită ca abilitatea gazdei de a suporta atacul parazitului într-o maneră care previne stabilirea parazitului și creșterea acestuia, în timp ce toleranța denotă abilitatea de a suporta daunele cauzate de parazit sau de către propriile răspunsuri defensive. Puține gazde demonstrează rezistența completă la atacul paraziților și rezistența este mai puțin frecventă în germoplasmele cultivate ale celor mai importante specii agricole, în timp ce formele sălbatice înrudite cu cele cultivate demonstrează o tendință mai mare de a fi parțial rezistente, total rezistente sau tolerante la paraziți (Scholes și Press 2008; Hearne 2009).

La moment rămîne practic în totalitate necunoscut cum, în sistemele compatibile (caracterizate prin infectarea cu succes a gazdei) planta parazit poate să evite barierele naturale și să prevină activarea mecanismelor defensive. Mayer (2006) a sugerat două posibilități , prima explicată prin similaritatea biochimică și fiziologică între parazit și gazdă ambele fiind plante superioare, iar a doua posibilitate explicată prin blocarea activă de către planta parazit a inducerii răspunsurilor defensive ale gazdei.

Totuși, Joel și Portnoy (1998) au arătat că o gazdă susceptibilă recunoaște parazitul ca non-self. Activarea proteinelor PR (Joel and Portnoy 1998) și expresarea genei 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductaza (Westwood et al. 1998) sunt evidențe care indică asupra recunoașterii atacului nu doar de gazdele rezistente, dar și de către cele compatibile și sugerează că parazitul blochează activ răspunsurile defensive. Majoritatea studiilor sunt focusate asupra genotipurilor rezistente și asupra reacțiilor incompatibile, astfel că nu există informații clare referitor la procesul prin intermediul căruia parazitul inactivează răspunsurile defensive ale gazdelor compatibile, dar este foarte probabil că cunoașterea acestor aspecte ar putea sugera crearea unor metode eficiente de rezistență.

Din cele expuse mai sus devine evident că nu totimpul lupta moleculară a parazitului cu gazda poate fi atestată/ vizualizată la nivel morfologic/ histologic. Absența unor astfel de semne poate doar însemna că parazitul a contracarat răspunsurile defensive ale gazdei la anumite etape (prin activarea unei serii de factori de avirulență și efectori care blochează răspunsul imun0). Mecanismele prin care parazitul silențiază apărarea gazdei rămîn la fel în mare parte necunoscute. La moment sunt posibile doar speculații. Astfel, Mayer (2006) a arătat, spre exemplu, că compușii fenolici ai parazitului ar putea funcționa ca inhibitori ai reacțiilor de apărare ale gazdei. În plus se cunoaște că plantele parazite stabilite cu succes interferează cu fluxul normal și cu sinteza hormonilor gazdei precum acidul abscisic (Jiang et al. 2004). Alterarea echilibrului hormonal la situsul de infecție ar putea acționa în direcția amînării sau abolirii răspunsului defensiv. Absența speciilor reactive de oxigen aparținînd gazdei sau parazitului ar putea servi ca indiciu al inabilității gazdei compatibile de a reacționa la atacul parazitului (Mor et al. 2008).

Recent, Hiraoka et al. (2009) au arătat prin intermediul tehnicii SSH (suppression subtractive hybridization), că interacțiunile compatibile dintre O. aegyptiaca și Lotus japonicus implică expresia elevată a cîtorva gene corelate cu formarea nodozităților. Astfel apare o nouă întrebare: utilizează această plantă parazit procesul de nodulare similar exploatării semnalelor inductoare ale micorizelor (Akiyama et al. 2005).

La moment pentru majoritatea reacțiilor defensive atestate la nivel morfologic/ histologic cunoștințele referitoare la semnalele de declanșare, mecanismele ce stau la bază dar și genele implicate sunt incomplete, iar pe alocuri lipsesc total.

Mecanismele de rezistență la plantele parazite pot fi grupate în două categorii mari – pre-haustoriale și post-haustoriale (Lozano-Baena et al., 2007). Mecanismele defensive pre-haustoriale depistate în cortex sau în endodermis previn pătrunderea haustorului în cilindrul central (Echevarría-Zomeno et al., 2006). Dacă totuși haustorul pătrunde în cilindrul central se declanșează o serie de mecanisme defensive post-haustoriale (Perez-de-Luque et al., 2006).

S-a stabilit că atât la atacul de microorganisme patogene, cât și la cel al Orobanche, la plante se declanșează în mare parte mecanisme similare de apărare (Joel and Portnoy, 1998; Westwood et al., 1998) demonstrînd încă odată caracterul universal al proceselor defensive și importanța mecanismelor nespecifice în rezistența la această clasă de patogeni:

a) sinteza și secreția de către planta-gazdă a inhibitorilor de germinare și dezvoltare a paraziților , reducerea cantității stimulatorilor de germinare;

b) moartea celulară programată ca parte a răspunsului hipersenzitiv la situsul de atașare a parazitului, sau în jurul locului de pătrundere a haustorului cu scopul limitării dezvoltării parazitului și prevenirii penetrării și stabilirii continuității vasculare cu gazda (conexiunile xilem-xilem sau floem-floem);

c) sinteza și eliminarea compușilor citotoxici (compuși fenolici, fitoalexine) de către celulele rădăcinilor plantelor-gazdă, proces numit abioză, transferarea acestor compuși prin intermediul sistemului vascular interconectat în organismul parazitului;

d) formarea unei bariere fizice în calea penetrării haustorului prin depozitarea carbohidraților (a calozei), fenolilor, suberului pe pereții celular, lignificarea vaselor xilemice sau a endodermisului, formarea unui strat încapsulat pe parenchima corticală;

e) inducerea expresiei proteinelor PR (pathogenesis-related protein);

f) sporirea activității unor enzime specifice – de exemplu a peroxidazei

g) producerea formelor active de oxigen (ROS-reactive oxygen species)

h) stoparea fluxului de apă, nutrienți prin blocarea vaselor conducatoare etc.

i) implicarea semnalizării prin intermediul fitohormonilor în special acidul salicilic, acidul jasmonic, etilena, modificarea balanței dintre căile de semnalizare antagoniste, etc.

Toate aceste mecanisme au fost identificate fie în reacțiile de apărare ale florii-soarelui la lupoaie, fie în patosisteme similare cu participarea speciilor îndrudite de paraziți (genurile Orobanche, Striga, Triphysaria).

Fitoalexinele sunt metaboliți secundari cu rol defensiv cu masă moleculară mică care fac parte predominant din clasa terpenoidelor, glycosteroizilor și alcaloizilor, polifenolilor (dar se pot referi și la alte substanțe defensive sintetizate de plante). Aceștia sunt inhibitori cu spectru larg, care sunt sintetizați doar în urma atacului patogen și pot cauza leziuni în peretele celular, pot frîna maturizarea sau metabolismul patogenului. În plus ele joacă un rol important și în protecția față de insectele ierbivore (Olson and Roseland, 1991). Propagarea semnalelor SAR (ai Rezistenței Sistemice Dobîndite) în interiorul plantei-gazdă ca urmare a atacului patogenului duce la schimbări globale în cadrul plantei care induce expresia genelor care contracarează expansiunea ulterioară a patogenului, inclusiv enzime care participă în producerea fitoalexinelor. Deseori, dacă etilena sau derivații volatili ai jasmonatului sunt secretați în mediu plantele învecinate la fel produc fitoalexine.

Exemple ale rezistenței florii-soarelui datorată fitoalexinelor au fost identificate de Wegmann și colaboratorii în 1991, fiind totodată demonstrată toxicitatea acestor compuși față de Orobanche (Wegmann, 1991). Dacă rădăcina atacată răspunde printr-o reacție hipersenzitivă, necroză și moartea ulterioară a parazitului, aceasta cel mai des va fi asociat și cu sinteza fitoalexinelor.

Conceptul despre rolul fitoalexinelor în sistemul defensiv al florii-soarelui ca răspuns la Orobanche a fost adoptat odată cu confirmarea sintezei (Serghini et al., 2001) 7-hidroxil cumarinelor (scopoletina, aiapina) care sunt niște substanțe ce fac parte din grupul fitoalexinelor. Cumarinele florii-soarelui sunt compuși polifuncționali și pot acționa ca compuși alelochimici atunci când împiedică germinarea semințelor de lupoaie sau pot stopa pătrunderea haustorului și conectarea acestuia la sistemul vascular al plantei.

Fitoalexinele sunt compuși activi în apărare doar dacă sunt produși suficient de rapid și în concentrații locale suficiente. Aceasta a fost confirmat pe baza studiilor liniilor de floarea soarelui rezistente și susceptibile (Letousey et al., 2004). Cauza probabil constă parțial și în faptul că țesuturile Orobanche sunt în stare să descompună metabolic fitoalexinele – confirmat în cazul scopoletinei (Wegmann et al., 1991), trăsătura dată fiind asociată cu patogenii mai agresivi. Secretarea de fitoalexine la floarea-soarelui precedă inducția haustorului, are loc în perioada de formare a apresoriumului pe rădăcini și se încheie după distrugerea acestuia.

Inhibitorii de germinare ar putea reprezenta un mecanism aparte de rezistență. Astfel, fitoalexinele scopoletina și aiapina produse de floarea-soarelui (cumarine 7-hidroxilate) au demonstrat efect inhibitor asupra germinării semințelor de O. cumana atunci cînd aceasta a fost indusă cu ajutorul stimulantului sintetic GR24 (Pérez-de-Luque et al., 2001).

Cunoașterea naturii chimice a stimulenților/ inhibitorilor de germinare prezintă interes pentru că: permite utilizarea altor specii sau a compușilor chimici care declanșează germinarea suicidală și astfel purifică solul de semințele patogenului; permite construirea strategiilor de rezistență bazate pe expresia redusă a stimulenților de germinare (Ejeta 2007), deschide posibilitatea creării speciilor de floarea-soarelui care să prevină germinarea semințelor de O. cumana.

Inhibitorii exoenzimelor tubului de germinare. Se cunoaște că parazitul este activ în încercarea de a penetra țesuturile gazdei. Studii ale semințelor de Orobanche în germinare în prezența substratelor variate indică că parazitul secretă pectin metilesteraze (PME), poligalacturonaze și endocelulaze dar nu și exocelulaze, β -glucozidaze sau xilanaze (Losner-Goshen et al. 1998; Shomer-Ilan, 1993). Pectinazele întotdeauna au fost cele mai active enzime în exudatele radicelelor de Orobanche. Aceasta este în concordanță și cu studiile microscopice ale lui Ben-Hod et al. (1993) conform cărora radicela invadează țesutul rădăcinii plantei-gazdă de-a lungul lamelei mediane. Într-adevăr, studiile imunohistochimice in situ demonstrează că PME este prezentă în celulele haustoriale ale Orobanche și este detectabilă și în apoplastul celulelor din țesuturile adiacente (Losner-Goshen et al. 1998). Mai mult ca atît, există date care atestă scăderea concentrației pectinelor metilate în lamela medie a gazdei în vecinătatea celulelor intruzive ale parazitului. Diferența la nivelul pectinazelor în rase cu virulență variată ale O. cumana ar putea fi cauza agresivității la diferite patotipuri ale paraziților (Simier et al., 2004).

În afară de aceasta, inhibarea poligalacturonazei și a pectinmetilesterazei de către exudatele radiculare ar putea reprezenta un factor de rezistență perfect, blocînd procesul de invazie. Există un număr de metaboliți, în mod particular rezultate din calea fenilpropanoidă, cunoscuți ca inhibitori ai acestor enzime (Höniges et al., 2008).

Tototdată proteinele inhibitoare ale poligalacturonazei (PGIP) descoperite de Albersheim et al. (1971) sunt bine cunoscute în asigurarea rezistenței plantelor superioare la fungi. Acestea sunt proteine bogate în leucină ale peretelui celular larg răspîndite care se atașează cu afinitate mare la poligalacturonaze inhibîndu-le (De Lorenzo et al., 2001).

Alte exonenzime implicate în formarea tubului germinativ care penetrează țesuturile gazdei ar putea fi implicate în contracararea parțială a răspunsurilor defensive ale gazdei (Höniges et al., 2008).

Rezistența gazdei la speciile de antofite parazite se realizează printr-o serie de fenomene implicate în fortificarea peretelui celular și care implică peroxidaze, specii reactive de oxigen, protein PR (pathogenesis-related), sinteza de lignină, suber, compuși fenolici, caloză etc.

Astfel, îngroșarea pereților celulari ca rezultat al lignificării, suberizării a fost demonstrată în floarea–soarelui la situsul de penetrare a O. cumana (Labrousse et al. 2001; Shergini et al. 2001; Echevarrıa-Zomeno et al. 2006) și a paraziților înrudiți. Dacă celulele parazitului ating endodermul, se atestă lignificarea acestuia și a periciclului fenomen atestat și în răspunsul florii-soarelui la atacul O. cumana (Perez-de-Luque et al. 2008).Cînd celulele intruzive sunt oprite în cilindrul central, nu se observă întărirea pereților celulari, dar se atestă o fluorescență puternică în țesuturile alăturate și vasele xilemice vecine. Cauza acestei fluorescențe par a fi compușii fenolici, care probabil sunt toxici pentru parazit.

În acest context, este remarcabil faptul că la trei specii de măzăriche rezistente la O.aegyptiaca s-a stabilit o creștere a conținutului de (PAL- phenylalanine-ammonia lyase) (Goldwasser et al., 1997). Aceasta este o enzimă care catalizează convertirea L-fenilalaninei în amoniac și acid trans-cinamic (Camm et al., 1973). Ea este asociată cu prima etapă în calea fenil-propanoidă și este prin urmare implicată în biosinteza compușilor polifenolici ca flavonoidele, fenipropanoizii și lignina, dar și a alcaloizilor (Fritz et al., 1976, Tanaka et al., 1989). Activitatea enzimei este indusă dramatic ca răspuns la stimuli cum ar fi lezarea țesuturilor, atacul patogenilor, stimuli hormonali (Camm et al., 1973, Hahlbrock et al., 1979) și este implicată primordial în mecanisme defensive. Într-adevăr, suberizarea, lignificarea și producera compușilor fenolici sunt răspunsuri defensive bine cunoscute la cîțiva factori biotici și abiotici, incluzînd alte genuri de plante parazite. Toate ele au ciclul fenilpropanoid ca un punct de pornire comun.

Depozitarea calozei în peretele celular la fel este o reacție de apărare frecvent întîlnită și poate fi cuplată sau nu cu procesle de lignificare/ suberificare. Astfel, în genotipuri de floarea-soarelui rezistente la O. cumana fortificarea pereților celulari a fost precedată de elevarea expresie genei HaGLS1 care codifică sintaza calozei (Letousey et al. 2007). Într-un alt efort de comparare a unei serii de genotipuri Helianthus (Labrousse, 2002) privind mecanismele de rezistență la O. cumana pentru genotipul LR1 a fost atestată depunerea calozei în xilem în contact imediat cu parazitul, datorită supraexprexiei genei sintazei calozei HaGSLI (Delavault et al., 2006). În unele cazuri vasele erau blocate complet astfel că apa și nutrienții nu puteau ajunge la parazit. În general, caloza (β-1,3-glucan) la plante este produsă în diferite locații ca răspuns la factori biotoci sau abiotici. Genomul A. thaliana conține 12 gene ce codifică sinteza calozei.Prezența în exces a acestui polizaharid pe peretele celular în țesuturile infectate de Orobanche cumana împiedică pătrunderea parazitului spre vasele conducătoare, servind ca barieră mecanică.

Sinteza peroxidazelor reprezintă un mecanism de protecție a plantelor la atacul patogenilor și la alte tipuri de stres (Bradley et al., 1992 ; Hammond-Kosack and Jones, 1996; Goldwasser et al., 1999). Utilizarea unor astfel de metode de cercetare ca SSH (suppression-subtractive hybridization) (Vieira dos Santos et al., 2003a) și tehnici proteomice (Castillejo et al., 2004) au permis identificarea unor gene ale peroxidazelor care se expresează în cursul atacului plantelor de către speciile de Orobanche. Expresia genelor peroxidazelor în celulele plantelor de mazăre rezistente la O.crenata a fost demonstrată folosind hibridizarea in situ (Echevarría-Zomeño et al., 2006).

Pe de altă parte, rasele de O. cumana la fel diferă în faptul dacă exudează peroxidaza sau o păstrează în interiorul celulelor radicelei (Antonova, 1994; Antonova and ter Borg, 1996) ducînd la stabilirea unei concentrații mai joase a enzimei la interfața haustorială. O concentrație mare a acesteia se presupune că este utilizată de către planta-gazdă în scopuri defensive – o colorație brună se observă în acest caz asociată, cel mai probabil, cu compuși fenolici (Höniges et al., 2008).

Sinteza calozei și acțiunea peroxidazelor sunt fenomene ce pot avea loc în tandem ca urmare a activării sistemelor defensive ale plantei. Astfel, pe baza patosistemului O. crenata- Pisum sativum a fost demonstrată blocarea invaziei patogenului în cortexul gazdei înainte de pătrunderea în cilindrul central atestîndu-se acumularea calozei, a peroxidazelor și a H2O2, (care servește ca substrat pentru peroxidaze) în celulele învecinate. Mecanismul probabil de apărare se explică prin reacțiile de cross-linking ce se petrec la nivelul peretelui celular (Perez-de-Luque et al. 2006).

Cross-linking-ul proteinelor a fost demonstrat ca un răspuns defensiv efficient și rapid împotriva la astfel de patogeni ca bacteriile și fungii. Extensinele și alte glicoproteine bogate în hidroxiproline (HRGPs), proteine bogate în proline (PRPs), și proteine bogate în glicină (GRPs) sunt proteine structurale prezente în pereții celulari. Ele pot fi rapid insolubilizate ca urmare a unei leziuni, a invaziei patogenului sau în urma tratării cu elicitori specifici (Bradley et al., 1992; Brisson et al., 1994; Brown et al., 1998) și reprezintă un răspuns foarte rapid care sporește rezistența peretelui celular în doar cîteva minute după atacul patogenului (Bradley et al., 1992). Acest proces implică formarea cross-link-urilor covalente și este mediat de către H2O2 și peroxidaze (Bradley et al., 1992; Brisson et al., 1994; Otte and Barz, 2000).

Peroxidazele sunt la fel implicate în formarea papilelor (Brown et al., 1998). Acestea reprezintă un alt tip de fortificări ale peretelui celular care se dezvoltă rapid ca rezultat al invaziei patogenului (Hammond-Kosack and Jones, 1996). Papilele sunt compuse prioritar din caloză, un polimer β-1,3-glucanic, dar construirea lor necesită cross-linking-ul HRGP și a reziduurilor fenolice ca acidul ferulic în peretele celular primar. Ambele procese sunt realizate de către peroxidaze în prezența H2O2 (Brown et al., 1998).

Studiile de hibridizare in-situ au arătat că expresia genei peroxidazei este restricționată la nivelul celulelor corticale în mazărea resistentă și doar în preajma țesutului intruziv al parazitului, suprapunîndu-se în același timp cu activitatea peroxidazică, cu distribuția H2O2 dar și cu distribuția reacțiilor de cross-linking. Astfel se poate de afirmat activitatea peroxidazică este implicată în rezistența mazării la O. crenata, mediind probabil fortificarea peretelui celular prin intermediul cross-linking-ului oxidativ al proteinelor structurale (Perez-de-Luque et al. 2006).

În același studiu al rezistenței P. sativum la O. crenata a fost atestată și expresia transcripților ce codifică o β-glucanază (Perez-de-Luque et al. 2006). Această clasă de enzime, alături de chitinaze (în cazul fungilor), joacă un rol defensiv important fie prin degradarea pereților celulari ai patogenului sau prin eliberarea elicitorilor monozaharidici (Leubner-Metzger and Meins Jr, 1999). β-glucanazele degradează β-glucanii (din care face parte și caloza), care sunt parte componentă a peretelui celular al pantelor, iar oligozaharidele eliberate pot juca rolul de elicitori (Esquerré-Tugayé et al., 2000). Această ipoteză este susținută de faptul că expresia unei β-glucanaze este observată în celulele gazdă adiacente situsului de penetrare.

Considerînd că un conținut înalt al β-glucanazelor au fost detectate în mazărea rezistentă la O. crenata (Castillejo et al., 2004) și că liniile transgenice de mazăre care expresează constitutiv o β-glucanază provenită din tutun sunt mult mai puțin susceptibile la O. crenata, pare evident că această enzimă joacă un rol important în apărarea împotriva acestui parazit. Astfel, este pe deplin posibil că caloza acumulată în plante ca răspuns la stresurile biotice și abiotice ar putea servi ca rezervor de β-glucani pentru a fi utilizați în calitate de elicitori (Esquerré-Tugayé et al., 2000),.

Rezistența poate apărea și după interconectarea cu succes a parazitului la sistemul vascular al gazdei și poate lua o varietate de forme. Blocarea sau sigilarea canalelor conductoare ale gazdei cu substanțe gelatinoase, lignificarea dependentă de peroxidaze, depozitarea mucilagiului (compus în mare parte din pectine neesterificate și alți carbohidrați complecși) și dezorganizarea haustoriului au fost atestate ca făcînd parte din cauzele necrozei și morții tuberculilor de Orobanche în dezvoltare înainte de creșterea lor (Labrousse et al. 2001; Perez-de-Luque et al. 2006; Fernandez-Aparicio et al. 2008). În fiecare din aceste cazuri blocajul periclita eficient fluxul de apă și nutrienți de la gazdă la parazit prevenind supraviețuirea acestuia.

Un alt mecanism potențial atestat la speciile înrudite Striga hermonthica (Gurney et al. 2003) și Orobanche crenata (Lozano-Baena et al. 2007) este abioza – transferul compușilor toxici în sistemul vascular al gazdei cu scopul pătrunderii în țesuturile parazitului prin intermediul haustorului. Spre exemplu, cînd Tripsacum dactyloides este parazitat de S. hermonthica, parazitul face conexiune cu vasele xilemice ale gazdei și, deși nu există un blocaj al acestora, parazitul moare (Gurney et al. 2003). Transferul de toxine a fost raportat și între tuberculii de O. crenata și gazdele Cicer arietinum (Perez-de-Luque et al. 2006c) și M. truncatula (Lozano-Baena et al. 2007).

Studiile direcționate ale unor seturi relativ restrînse de transcripți în sistemul O. cumana-H. annnuus au relevat o inducție puternică a expresiei genei PR SA-responsive Hadef1, care codifică o defensină, la cîteva zile după atașarea parazitului și înainte de necroza tuberculului acestuia (Letousey et al. 2007). Defensinele sunt peptide mici prezente în toate organismele superioare și fac parte din sistemul imun înnăscut în plante și animale datorită proprietăților antimicrobiene, antifungice etc. La floarea-soarelui au fost identificate deocamdată trei defensine distincte SF18, SD2 și HaDEF1. Dacă primele 2 gene sunt expresate preponderant în organe florale, atunci defensina HaDEF1 a fost descrisă inițial ca marker molecular al căii de semnalizare AS în frunze (Hu et al., 2003). Ulterior, a fost demonstrată expresia elevată a acestei gene în rădăcinile de floarea-soarelui infectate cu O. cumana și la o rată mult mai mare în liniile rezistente (Letousey et al. 2007), sugerînd rolul de compus-cheie inductibil implicat în necroza parazitului.

Pe baza studiilor efectuate asupra drojdiilor (rolul defensinilor asupra fungilor a fost studiat extensiv) se cunoaște că mecanismul de acțiune al defensinelor se bazează pe interacțiunile non-covalente cu sfingolipide sau cu glucosilceramide specifice. Aceste interacțiuni duc la destabilizarea/permeabilizarea membranelor țintă, iar fluxurile de ioni (K+, Ca2+) cauzează inhibarea creșterii (Thomma et al. 2002; Lay and Anderson 2005). Gena Ha-Def1 codifică o proteină din 108 aminoacizi conținînd o secvență semnal pentru reticolul endoplasmatic de 28 aminoacizi, un domeniu de defensină de 50 resturi de aminoacizi și un domeniu C-terminal din 30 aminoacizi cu rol necunoscut (rol potențial de orientare vacuolară, sau ca domen protector).

Toxicitatea Ha-Def1 recombinantă produsă în E.coli a fost atestată la O.cumana și la O. ramosa. Tratarea cu defensine nu a schimbat rata înaltă de germinare a O. cumana. (<85%). În schimb în semințele deja germinate, au fost observate simptome de înnegrire. Colorarea cu diacetat de fluoresceină a atestat că acestea erau rezultatul morții celulelor în special în regiunea apexului radicelei. Totodată nu s-a observat toxicitatea proteinei Ha-Def1 în urma tratării parazitului înrudit Striga hermonthica și nici în cazul A. thaliana sau H. annuus sugerînd că celulele Orobanche (spre deosebire de alte celule inclusiv cele ale propriului organism) au niște particularități specifice în membranele celulare care le fac sensibile la HaDef1 (Zelicourt, 2007).

Faptul că membranele plasmatice ale Orobanche prezintă o compoziție peliculară de sfignolipide care condiționează sensibilitatea la defensine este o ipoteză interesantă. Interacțiunea defensinelor cu sfignolipidele din Orobanche ar putea duce la dezorganizarea directă a membranei sau la activarea unor căi de semnalizare. Într-adevăr, cîteva studii recente aduc dovezi despre implicarea sfingolipidelor în declanșarea apoptozei în celulele vegetale (Liang et al. 2003; Sperling et al. 2003). Aceasta ar putea explica moartea celulelor de Orobanche observată. Oricum este posibil că defensinele pot interacționa și cu alte ținte specifice, natura, funcția (structurală sau metabolică) și localizarea (perete celular, membrană sau citoplasma) cărora rămîne a fi determinată.

În 2008 compania Pioneer Hi-Breed International a patentat 2 gene de rezistență la Orobanche cumana din floare-soarelui: GM719380 și GM719379. Gena GM719380 (278 nucleotide) a demonstrat o similaritate de 98 % cu o secvență din gena EF575487, care codifică un precursor al D-alfa–fosfolipazei, format din 2653 de nucleotide, iar gena GM719379 are o similaritate de 100% cu aceeași secvență din gena EF575487. Totuși aceste gene au un număr relativ mic de nucleotide, iar faptul că una din ele se include intergral în succesiunea din cadrul unei fosfolipaze (care are 2510 nucleotide), sugerează faptul că ele fac parte dintr-un complex de factori ce contribuie la rezistența plantei. Fosfolipazele pot duce la degradarea fosfolipidelor din membrana citoplasmatică.

Alt mecanism de protecție care împiedică pătrunderea haustorului în cortex și dezvoltarea ulterioară a plantei parazite este răspunsul hipersensibil (HR-hipersensitve response) sau fenomene foarte similare acestuia asociate cu moartea programată a celulelor infectate. Astfel, o întunecare în direcția unei nuanțe brune și moartea celulară localizată a celulelor gazdă la situsul de atașare a parazitului a fost observată atît în sisteme incompatibile plantă-parasit antofit, cît și în sistemele compatibile cu participarea speciilor din genurile Striga și Orobanche. Apariția unui răspuns hipersensibil care blochează invazia haustorială a O. aegyptiaca, a fost descrisă în gazda Vicia atropurpurea (Goldwasser et al. 1997), iar eșecul dezvoltării semințelor de Orobanche după atașare urmat de necroza parazitului a fost observată în interacțiunile parazitului cu un număr de specii de leguminoase dar și în floarea-soarelui atacată de O. cumana (Dörr et al., 1994).

Cele mai comprehensive studii ale schimbărilor transcripționale în timpul reacției defensive a gazdei la parazitismul Orobanche au fost realizate utilizînd tehnica SSH pentru evaluarea interacțiunilor O.cumana – floarea-soarelui, O.crenata – Medicago truncatula. Trei variante de ANDc au fost identificate ca fiind puternic induse în genotipul rezistent LR1 8 zile post infecție, cînd au avut loc primele atașări ale O. cumana (Letousey et al. 2007). Aceste gene potențial codifică o metionin-sintază, o glutation S-transferază și o chinon-oxidoreductază, componente ale sistemului de detoxifiere a speciilor reactive de oxigen, implicînd posibilitatea unei “explozii” oxidative în timpul acestei interacțiunii incompatibile

3.9.3 Rolul semnalizării prin intermediul acidului jasmonic (AJ ) și acidului salicilic (AS) ca răspuns la atacul patogenilor

O metodă de studiu direcționată a fost adoptată pentru compararea expresiei a 11 gene asociate cu rezistența în genotipuri de floarea-soarelui susceptibile și rezistente înainte de și după conectarea parazitului la sistemul vascular al gazdei (Letousey et al. 2007). Aceste rezultate sugerează că genotipul rezistent a manifestat un răspuns defensiv mai puternic împotriva O. cumana decît cel susceptibil, implicînd unele gene marker ale căilor AJ, AS, și fenilpropanoidă dar nu și calea etilenică.

Vieira Dos Santos și colab. (2003a) au examinat modificările în tiparul de transcriere a 20 gene candidat implicate în transducția semnalelor și răspunsul defensiv activate în alte interacțiuni plantă-patogen în timpul infectării gazdei susceptibile de A. thaliana de către O. ramosa. Aceste investigații au identificat că majoritatea căilor de semnalizare generale reglate de acidul jasmonic și etilenă au fost induse într-o manieră tranzientă chiar înainte de atașarea parazitului la rădăcină. În contrast, nu a fost observat nici un efect asupra expresiei genelor implicate în răspunsurile defensive mediate de acidul salicilic.

Același grup de investigație (2003b) într-un alt studiu al aceluiași patosistem pe lîngă alte gene diferențial expresate au raportat un set de 12 gene cu o expresie tranzientă în celulele gazdei la doar o 1-2 ore după infectare. Majoritatea genelor identificate codifică proteine implicate în răspunsul Arabidopsis la alți patogeni, în detoxificarea speciilor reactive de oxigen, fortificarea peretelui celular și semnalizarea prin intermediul acidului jasmonic și a etilenei.

Hiraoka și Sugimoto (2008) au identificat 30 de gene care au fost supraexpresate ca răspuns la S. hermonthica. S-a dovedit că parazitismul de către Striga a indus expresia genelor AJ-responsive și a supresat expresia genelor AS-responsive în rădăcinile unor cultivari înalt susceptibili, sugerînd că gazdele susceptibilie recunosc parazitismul de către Striga mai curînd ca stress de rănire/leziune decît ca stress patogen. Prin contrast, speciile de sorg mai puțin susceptibile par să recunoacă și stresul patogen pentru că parazitismul a indus gene AS- și AJ-responsive în rădăcini. Acestea, alături de faptul că rezistența la Striga a fost obținută prin tratarea cultivarilor de sorg cu AS sugerează că gene AS-responsive sunt implicate în rezistența gazdei față de Striga.

Utilizînd tehnologia microarray Swarbrick și colab. (2008) au caracterizat paternurile globale de expresie în cultivarul de orez Nipponbare rezistent la S. hermonthica și cultivarul susceptibil IAC 165. Un număr mare de transcripți și-au mărit sau și-au majorat expresia. Printre genele supraexpresate în cultivarul rezistent se regăsesc omologi ai proteinelor HR, proteine PR asociate cu patogeneza microbiană inclusiv endochitinaze (PR-3), glucanaze (PR-2) și proteine similare taumatinei (PR-5); transportatori ABC pleiotropici corelați cu rezistența la medicamente și enzime ale metabolismului fenilpropanoid. În plus, transcripții mai multor factori de transcripție WRKY (OsWRKY45, OsWRKY62 și OsWRKY76) au fost mai abundenți în rădăcinile parazitate. OsWRKY45 și OsWRKY62 au fost asociate anterior cu alte răspunsuri AS-dependente (Ryu et al. 2006). Luînd în considerare distanța evolutivă dintre genurile Striga și Orobanche foarte probabil că și la O. cumana se atestă expresii similare.

Un alt studiu s-a focusat asupra transcriptomului din rădăcinile de A. thaliana (o specie non-gazdă) ca urmare a inoculării cu semințe pre-germinate de S. hermonthica. Ca urmare a inoculării, haustorul a penetrat cortexul radicular al gazdei dar nu a putut stabili continuitatea cu vasele xilemice rezistența manifestăndu-se prin depozitarea de lignină, acumularea compușilor fenolici la situsul de atașare. Grupuri mari de gene (~1,500) fie și-au mărit, fie și-au micșorat semnificativ expresia. Printre genele care și-au majorat eprexia se regăsesc cele asociate cu sinteza peretelui celular, semnalizarea de apărare, reglarea transcripției și a sintezei de proteine, stresul oxidativ, metabolismul primar și secundar. Una dintre constatările remarcabile a fost sporirea expresiei multor gene implicate în calea de semnalizare AS (EDS1, EDS5, PAD3, NPR1, NIMIN1, PR2) alături de majorarea exprexiei unui factor da transcripție WRKY crucial (AtWRKY70) care reglează expresia genelor implicate în calea de semnalizare AS și se crede că joacă un rol în determinarea balanței dintre semnalizarea AS și AJ. În plus studiul a adus probe în ceea ce privește activarea genelor implicate în căile de biosinteză ale AJ și etilenei.

În concluzie, se poate afirma că atît în cazul Orobanche cît și al speciilor înrudite astfel ca Striga calea de semnalizare AS și într-o proporție mai mică calea de semnalizare AJ joacă roluri importante în activarea rezistenței la plantele parazite. În alte interacțiuni plantă – plantă parazită, căile de semnalizare AS și AJ pot interacționa antagonistic sau sinergistic (Mur et al. 2006). După cum a fost menționat anterior, calea AS la plante este activată ca răspuns la patogenii fungici biotrofi ducînd la expresia genelor PR, pe cînd calea AJ este deseori importantă în rezistența la patogenii necrotrofi și insectele ierbivore.

3.9.4 Determinanți genetici ai rezistenței H. annuus la orobanche

La floarea-soarelui se cunosc două tipuri de rezistență la atacul diferitor patogeni: rezistența verticală (monogenică) și rezistența orizontală (poligenică).

Primele surse de rezistență genetică la O. cumana au fost identificate în Rusia în anul 1916 provenind din soiurile locale de floarea-soarelui (Pustovoit, 1966; Parker and Riches, 1993). Peste un timp, în 1928 formele cultivate de floarea-soarelui rezistente la rasa de lupoaie “A” (Kruglik A-41 și Saratovsky 169) au fost atacate de către o rasă de lupoaie, foarte virulentă care a fost desemnată rasa “B” (Pustovoit, 1976; Parker and Riches, 1993). Către anul 1935, au fost create soiurile Jdanov 8281 și Jdanov 8885 rezistente la rasa “B”, iar genele de rezistență la această rasă a fost transferate și la alte soiuri de floarea-soarelui cum ar fi Peredovik și VNIIMK 1646 (Melero-Vara et al., 1989; Fernandez-Martinez et al., 2000). Prin 1960 rezistența la rasele A și B a fost copleșită de către rasa C care reprezintă un complex de la 17 până la 22 de subrase foarte virulente (Melero-Vara, 1989; Petrov, 1968). Rasele B și C au fost identificate ulterior și în Spania.

Vranceanu și colab. (1980) au fost primii care au sugerat inițial că rezistența florii-soarelui la rasele de O. cumana este moștenită monogenic și se explică printr-un mecanism de rezitență genă pentru genă.Cinci gene cu dominație simplă, denumite Or1, Or2, Or3, Or4, Or5, au fost identificate ca fiind capabile de a conferi rezistența la rasele de O. cumana (respectiv A, A + B, A + B + C, A + B + C + D, și A + B + C + D + E) identificate în România (Molinero-Ruiz et al. 2006; Letousey et al.2007). Ulterior, aceste rase au fost identificate și caracterizate și de către alți cercetători în diferite regiuni geografice din Europa (Melero-Vara et al., 1989; Bulbul et al., 1991; Saaverdra del Rio et al., 1994a). Astel, în analogie cu rezistența H. annuus la unii fungi, noile gene de rezistență la Orobanche cumana oferă deseori protecție față de rasele precedente. Mai multe analize în segregarea populației au arătat că genele de la Or1 la Or5 sunt sau alele, sau strîns linkate (Vranceanu et al., 1980, Ish-Shalom-Gordon et al., 1993; Sukno et al., 1998, 1999; Fernandez-Martinez et al., 2000).

În anul 1995, în Spania este identificată o rasă nouă de lupoaie foarte virulentă “F ” care învinge rezistența conferită de Or5 și care s-a   răspândit rapid (Alonso et al., 1996 ; Dominguez, 1999 ; Melero-Vara et al. 2000). Rasa F de asemenea pare să aibă variante populaționale multiple cu diferite niveluri de patogenitate care pot fi dependente de condițiile de mediu (Molinero-Ruiz et al. 2008, 2009).

Rezistența la noua rasă a fost depistată atât la formele cultivate, cât și la cele sălbatice de floarea-soarelui (Sukno et al., 1999; Fernandez-Martinez et al., 2000; Rodriguez-Ojeda et al., 2001). Aceste forme de floarea-soarelui sunt rezistente și la rasele de lupoaie cunoscute anterior (A-E) (Dominguez, 1996a; Ruso et al., 1996; Gagne et al., 1998; Sukno et al., 1998, 1999; Fernandez-Martinez et al., 2000).

Însă, recent a fost descoperită o rasă și mai virulentă (“G ”) care atacă formele de floarea-soarelui rezistente la rasa “F ” (Molinero-Ruiz and Melero-Vara, 2005).

În timp ce rezistența la rasele A – E este controlată de gene cu dominație simplă, rezistența la rasa F obținută din variantele cultivate de floarea-soarelui și anume din sursele de plasmă germinativă P-96 și KI-534 a fost raportată ca fiind conferită de către alele recesive situate în doi loci distincți (Rodrıguez-Ojeda et al. 2001; Akhtouch et al. 2002). Aceste gene recesive de asemenea controlau rezistența la rasa E în cazul KI-534 (Rodriguez-Ojeda et al., 2001), în timp ce rezistența la rasa E în P-96 era conferită de gene dominantă Or5 (Perez-Vich et al., 2004b). Ulterior, rezistența față de rasa F în speciile cultivate a fost asociată și cu un set de pînă la 6 QTL-uri unele dintre care nu posedau specificitate de rasă (Perez-Vich et al. 2004a, b; Velasco et al. 2006).

Spre deosebire de rezistența derivată din sursele cultivate, rezistența în populațiile BR4 derivate din specii sălbatice și rezistente la rasa F a fost raportată ca fiind controlată de genă dominantă Or6 (Perez-Vich et al., 2002). Pacureanu et al. (2004), de asemenea, susține că rezistența la rasa “F” în România este determinată de acțiunea unei singure gene dominante. Însă, rezultatele hibridărilor dintre diferite linii rezistente și diferite linii susceptibile la rasa “F” arată că relațiile de dominanță și controlul genetic al rezistenței la lupoaie depinde de rasa patogenului, de sursa de rezistență și de liniile susceptibile folosite în calitate de genitori (Perez-Vich et al., 2004a). De exemplu, la hibrizii F1 dintre linia rezistentă la rasa “F” – J1 și liniile susceptibile se atestă o segregare a rezistenței în generațiile următoare (Perez-Vich et al. 2002; Velasco et al., 2006). Aceasta indică o dominanță incompletă a genei Or6 și prezența unei alte gene Or7, a cărei expresie depinde de mediu. Chiar dacă nomenclatura Or6 și Or7 a fost utilizată în cîteva studii diferite pentru a desemna gene ce conferă rezistență la rasele superioare rasei E, nu a fost făcut un studiu comparativ și este probabil ca diferiți loci/alele să fie raportate de diferiți autori sub același nume.

Tabelul 1

Genotipurile diferențiatoare de floarea-soarelui și rezistența acestora la rasele de O. cumana

Intesitatatea medie a atacului de lupoaie atestat la genotipurile diferențiatoare de floarea-soarelui a faciliat identificarea raselor de lupoaie. Vrânceanu și colab. au identificat homozigoți diferențiali pentru Or1-Or5 pentru deosebirea dintre soiuri (Tabelul 1). Surse de rezistență la cele mai virulente rase apărute recent sunt puține în plasma germinativă a speciilor cultivate. Spre deosebire de aceasta, un nivel mai înalt de rezistență la rasele E și F a fost găsit în speciile sălbatice de Helianthus.

Diferite mecanisme de rezistență au fost descrise pentru diferite linii rezistente la cîteva rase. Spre exemplu, mecanismul de rezistență al culturii Jdanov 8281, purtător al genei Or2, include reacția de tip hipersenzitiv. Studiul rasei C de O. cumana au relevat un conținut înalt de peroxidază în stratul adiacent al peretelui celular, la fel ca și excreția peroxidazei din apexul radicelei pe cînd rasa D a prezentat o activitate intracelulară înaltă a peroxidazei, dar fără excreții extracelulare. Peroxidaza extracelulară la rasa C de O. cumana reacționează cu compușii fenolici, care sunt precursorii ligninei la gazdă, astfel obținîndu-se rezistență datorită formării straturilor de lignină în floarea-soarelui ce posedă gena de rezistență Or3. Absența peroxidazei extracelulare în rasa D de O.cumana previne formarea ligninei și facilitează penetrarea haustorială și conectarea la țesutul vascular al gazdei (Antonova, 1994; Antonova and ter Borg, 1996).

Gena Or5 a fost cartată în regiunea telomerică a LG3 (linking group 3) în carta genetică a florii-soarelui (Tang et al. 2003; Perez-Vich et al. 2004a) care conține multipli omologi ai genelor de rezistență (gene R) de tipul NBS-LRR . Această regiune a genomului provine de la H. tuberosus, o sursă comună de gene de rezistență la Orobanche (Fernandez-Martınez et al. 2009), ducînd la ipoteza că Or5 ar putea fi parte a unui cluster de gene R (Radwan et al. 2008). Secvențierea acestei gene a demonstrat un grad similaritate de 86% (pe un nivel de acoperire de 5 %) cu gena ce codifică precursorul proteinei inhibitor al enzimei poligalacturonaza, care inhibă poligalacturonazele secretate de parazit în procesul de invazie a haustorului (Duca et al., 2009).

Pe lîngă Or5, patru QTL-uri cu efecte minore, unele dintre care nu sunt specifice rasei E, au fost raportate ca influențînd infectarea (Perez-Vich et al. 2004a). Faptul că o componentă cantitativă este la fel implicată în rezistența la rasa E în floarea-soarelui este în concordanță cu rapoartele ce indică că multiple mecanisme de rezistență par a fi prezente care pot fi diferențiate histologic și prin tipare diferite ale expresiei genelor de rezistență (Labrousse et al. 2001; Letousey et al. 2007; de Zelicourt et al. 2007).

Observațiile citologice și citochimice ale reacțiilor compatibile și incompatibile sugerează în mod similar că multiple mecanisme distincte de rezistență ar putea fi active împotriva rasei F (Echevarrıa-Zomeno et al. 2006).

Inițial, datorită moștenirii monogenice și dominante a rezistenței la floarea-soarelui, ereditatea rezistenței complexe era neglijată. În plus, genele dominante specifice rasei sunt considerate ca sursă eficientă și rapidă de rezistență pentru companiile ce se ocupă cu ameliorări, pentru că este suficient ca ele să fie încorporate într-un părinte. Dar cu timpul amelioratorii de floarea-soarelui au început să înțeleagă necesitatea de a acumula nivele de rezistență cantitativă (mai puțin specifică, de obicei poligenică) în paralel cu rezistența calitativă (mai specifică, deobicei monogenică) pentru formarea unei rezistențe mai durabile și pentru evitarea depășirii acesteia de către noile rase de paraziți, chiar dacă astfel de strategii încetinesc procesul de ameliorare.

În acest sens studiile markerilor moleculari pentru identificarea QTL-urilor associate cu genele de rezistență la lupoaie contribuie la elucidarea controlului genetic al rezistenței la Orobanche în floarea–soarelui, facilitînd concentrarea diferitor gene de rezistență în genotipurile de interes și dezvoltarea liniilor rezistente prin intermediul selecției asistate de markeri (MAS) care face uz de markeri AFLP (amplified fragment length polymorphism), SCAR (sequenced characterized amplified region), SSR (simple sequence repeat), etc.

Rezultatele obținute în special în ultimii ani ne demonstrează un progres rapid în ceea ce privește identificarea bazelor moleculare ale mecanimelor de rezistență și respectiv ale genelor care provoacă declanșarea cestor mecanisme. Este de așteptat ca în viitorul apropiat, genele au fost determinate și localizate aproximativ prin intermediul hibridărilor simple sau MAS (Or1-or7) să fie secvențiate și să se cunoască mecanismele exacte de acțiune a lor.

Perspectiva studiului aspectelor moleculare ale interacțiunii floarea-soarelui – Orobanche cumana

Antofitele parazite reprezintă un grup de plante puțin numeros și slab studiat, practic tot interesul față de aceste specii fiind datorat pînă acum rolului lor deseori devastator în diminuarea recoltelor agricole.

Totuși plantele parazite sunt în același timp un grup cu totul unic care reprezită o valoare teoretică deosebită și care se pot transforma în orice moment și în aplicații practice. În acest context este de menționat că enzimele de restricție TALEN utilizate pe larg în tehnicile de laborator din ziua de azi, derivă de la niște efectori care provin din bacteriile fitopatogene Xanthomonas.

Studiile desfășurate pînă recent asupra acestor specii s-au focusat în mare parte pe seturi restrînse de gene-candidat implicînd tehnologii low-throughput cum ar fi Suppression Subtractive Hybridization – SSH. Această tehnică constă în hibridizarea unei mostre de ADNc control cu una experimentală și detectarea prin tehnici qPCR a secvențelor ADNc care nu au hibridizat – fie din cauza neconcordanței secvențelor, fie din cauza diferenței de abundență, acest fenomen permițînd evidențierea transcripților care și-au majorat sau micșorat expresia față de un control). Studiile individuale care implicau tehnici SSH relevau zeci de gene potențial importante pentru studiul relațiilor moleculare în cadrul unei serii de patosisteme. Totuși, studiile moleculare de amploare care să elucideze genomul, transcriptomul, proteomul unor astfel de specii lipsesc în mare parte.

Evoluțiile recente în domeniul tehnicilor de secvențiere în masă au redus dramatic costurile experimentelor de secvențiere a genomurilor și transcriptomurilor, ceea ce permite aplicarea lor la un număr tot mai mare de specii.

Astfel, recent, ca parte a unui efort multilateral, a fost lansat proiectul Parasitic Plant Genome Project (PPGP) (Westwood et al., 2012). Scopul general al proiectului este să realizeze analiza comparativă funcționalăa genomică a plantelor parazite pentru a descoperi modificările la nivel de genom asociate cu stabilirea stilului de viață parazitar. Pentru aceasta proiectul și-a propus secvențierea. Datele secvențierii au fost făcute disponibile pentru cercetători, ceea ce a dus la apariția primelor studii în baza lor (spre exemplu un studiu asupra conservării procesului de sinteză a clorofilei în Orobanchaceae (Wickett et al., 2011)).

Proiectul conține transcriptomurile speciilor parazite care fac parte din 3 genuri diferite ale familiei Orobanchaceae (Triphysaria-hemiparazit facultativ, Striga-hemiparazit obligatoriu și Orobanche aegyptiaca – holoparazit) la etape diferite ale invaziei speciei gazdă A. thaliana.

Este de remarcat că în experiențe pe plăci Petri A. thaliana a indus germinarea semințelor de O. aegyptiaca, O. minor și O. ramosa în proporție de 87, 72 și 67% față de capacitatea maximă de germinare, în mod respectiv. Inducerea de către A. thaliana a semințelor de O. crenata și O. cumana a fost mult mai puțin eficientă – în jur de 2% (Goldwasser et al., 2009).

Considerînd însă aspectele specificității față de gazdă a paraziților antofiți este rațional să presupunem că acest procent scăzut în cazul O. cumana este datorat în cea mai mare parte stimulenților de germinare diferiți (într-adevăr, floarea-soarelui, specie pe care O. cumana o parazitează în mod exclusiv, se distinge prin stimulenți din clasa lactonelor sesquiterpene spre deosebire de strigolactone care sunt utilizate cel mai frecvent în patosistemele cu participarea antofitelor parazite (Joel et al., 2011)). Cu excepția stimulenților de germinare, celelalte mecanisme ce țin de invazia patogenului și interacțiunea actorilor moleculari din ambele specii ale sistemului sunt probabil în mare parte similare.

Acest fapt sugerează existența unui potențial semnificativ al utilizării sistemului O.aegyptiaca-A.thaliana ca model pentru studiul relațiilor moleculare între planta gazdă și parazitul antofit și extrapolarea acestor cunoștințe în patosistemul floarea-soarelui – O.cumana.

Acest potențial va deveni și mai mare odată cu sevențierea genomului și transcriptomului la floarea-soarelui.

Concluzii

Familia Orobanchaceae oferă o oportunitate unică pentru a studia evoluția parazitismului referitor la recunoașterea gazdei și efectelor asupra spectrului de gazde, traficul macromoleculelor dintre plante sau evoluția genomului după pierderea fotosintezei. Datele moleculare au reprezentat instrumentul de bază în stabilirea cadrului filogenetic și identificarea grupurilor taxonomice specifice. Rezulatele moleculare agreează doar parțial grupurile definite morfologic, de aceea este necesară o re-evaluare morfologică a întregii familii și o identificare a sinapomorfiilor caracteristice grupurilor. În plus, sunt insuficient înțelese poziția și marginile la numeroase genuri și există numeroase probleme nerezolvate în ceea ce privește relațiile dintre specii. Eșantionarea direcționată și aplicarea seturilor de instrumente moleculare vor ajuta rezolvarea acestor probleme în viitor.

Din datele relatate observăm că membrii familiei Orobanchaceae posedă genomuri foarte dinamice, rezultat a manifestării poliploidiei realizate prin modificări semnificative ale genomului și evoluției cromozomilor. Proiectele de profilare a transcripților și de secvențiere a transcriptoamelor au condus la identificarea unor gene candidate specifice, recrutate în noile căi de dezvoltare ale paraziților, iar secvențierile pe scară largă, combinate cu tehnicile genetice de bază au condus la identificarea unui trafic de paterne complexe de macromolecule și a unui sistem de semnalizare specific în sistemele gazdă-parazit studiate. Studiul genelor plastidice și a plastomului la Orobanchaceae au scos în lumină dinaica diferențială și complexă în procesele de reducere a genomului plastidic după pierderea capacității de fotosinteză.

Rețelele de cercetare în desfășurare și cele viitoare vor permite elucidarea pe etape a evoluției fiziologice a Orobanchaceae, pornind de la modul de viață autotrof la cel holo-heterotrof.

În pofida progreselor obținute, înțelegerea evoluției genomice în Orobanchaceae este îngreunată de lipsa substanțială a datelor privind numărul de cromozomi, mărimile genomurilor, organizarea și conțonutul genelor, expresia genelor și variațiile epigenetice. Astfel, sunt necesare cercetări viitoare comparative, pe scară largă, a transcriptomurilor și secvențierii genomurilor pentru a determina genetica care stă la baza interacțiunilor gazdă-parazit și pentru a elucida co-evoluția complexă a paraziților și a gazdelor lor.

Orobanchaceae, familia parazită cea mai diversă și largă din angiosperme, a dovedit a fi modelul foarte potrivit pentru studiul modului de viață parazit la plantele superioare. La moment, cîteva proiecte în desfășurare vor aduce la cunoaștere noi date și mecanisme privind evoluția genomurilor și vor extinde înțelegerea transferului orizontal de gene. În afară de cercetările fiziologice și cele ultrastructurale, studiul genomurilor utilizînd tehnologiile de secvențiere și a metodelor proteomice de scară largă, trebuie să stea la baza înțelegerii evoluției parazitismului și a tuturor adaptărilor urmate a modului de viață parazit, formarea haustorilor, recunoașterea gazdei și achiziția nutrienților. Secvențierea genomului de referință pentru Orobanchaceae este inevitabilă și va constitui o etapă importantă pentru dezvoltarea căilor efective de control a speciilor parazite.

Studiul reacțiilor defensive ale florii-soarelui la lupoaie cît și la speciile parazite înrudite din genurile Orobanche și Striga, demonstrează activarea unei serii întregi de mecanisme de rezistență caracteristice și altor plante cum ar fi: răspunsul hipersenzitiv, acumularea speciilor reactive de oxigen, a peroxidazelor, fortificarea peretelui celular prin depuneri de caloză, lignină suber precum și activarea transcripției genelor respective și declanșarea semnalizării (prin intermediul acidului salicilic, a acidului jasmonic și etilenei, calea MAPK, etc.).

În pofida similarităților reacțiilor defensive ale H. annuus la O. cumana există, în cadrul patosistemului dat există și aspecte specifice de interacțiune expemplificat prin stimulenții specifici de germinare, specificul acțiunii defensinei hadef1 a florii-soarelui asupra speciilor din genul Orobanche, etc.

Datele despre structura sistemului imun la plante și strategiile prin care patogenii încearcă să ocolească declanșarea și funcționarea acestuia, sugerează că, la fel ca în alte patosisteme, studiul rezistențeii florii-soarelui la lupoaie urmează să se focuseze pe ambele componente ale patosistemului. Într-adevăr modelul ”zigzag” al interrelațiilor dintre gazdă și parazit caracterizat de succesiunea fenomenelor PTI, ETI și a stadiilor de susceptibilitate reflectă un adevărat ”război molecular” la multiple etape.

Este remarcabil faptul, că numărul de efectori la patogenii eucarioți (fungi, oomicete, nematode) este foarte mare ceea ce sugerează că în speciile paraziților antofiți (și în particular la O. cumana) situația este similară. Aceasta este și de aștepat considerînd complexitatea procesului de patogeneză (care implică inclusiv formarea unor structuri complexe ca haustorii, conectarea parazitului la sistemul vascular al gazdei) – procese care pot activa răspunsul imun al plantelor la o multitudine de etape. Totodată numărul mare de efectori, asupra cărora, dacă este să comparăm situația cu cea întîlnită la fungi, acționează un proces de selecție foarte intens, în teorie, conferă parazitului și o versatilitate mai mare în procesele de adaptare, ceea ce posibil explică rapiditatea cu care apar și se răspîndesc rase tot mai agresive de O. cumana.

Dacă inițial se credea că rezistența florii-soarelui la lupoaie acționează după un mecanism genă pentru genă, atunci rasele mai agresive apărute recent demonstrează caracterul poligenic al rezistenței și importanța utilizării de către plantă a mecanismelor nespecifice, cumulative de apărare. Cunoașterea specificului relațiilor în patosistemului în cauză, în special a aspectelor moleculare, ar facilita explicarea tendințelor de evoluție ale sistemului gazdă-parazit, dar, în primul rînd, construirea unor strategii mai eficiente de ameliorare, atît clasică cît și prin metode de inginerie genică.

Bibliografie

Alvarez I, Wendel JF (2003) Ribosomal ITS sequences and plant phylogenetic inference. Mol Phylogenet Evol 29:417–434

Acquisti C, Elser JJ, Kumar S (2009a) Ecological nitrogen limitation shapes the DNA composition of plant genomes. Mol Biol Evol 26:953–956

Acquisti C, Kumar S, Elser JJ (2009b) Signatures of nitrogen limitation in the elemental composition of the proteins involved in the metabolic apparatus. Proc R Soc B 276:2605–2610

Adams KL, Clements MJ, Vaughn JC (1998) The Peperomia mitochondrial coxI group I intron: timing of horizontal transfer and subsequent evolution of the intron. J Mol Evol 46:689–696

Akiyama, K. et al. (2005) Plant sesquiterpenes induce hyphal branching in arbuscular mycorrhizal fungi. Nature435, 824–827

Albach DC, Li H-Q, Zhao N, Jensen SR (2007) Molecular systematics and phytochemistry of Rehmannia (Scrophulariaceae). Biochem Syst Ecol 35:293–300

Albach DC, Yan K, Jensen SR, Li H-Q (2009) Phylogenetic placement ofTriaenophora(formerly Scrophulariaceae) with some implications for the phylogeny of Lamiales. Taxon 58:749–756

Albrecht, H. et al.(1999) Flavonoids promote haustoria formation in the root parasite Triphysaria versicolor. Plant Physiol.119, 585–591

Alkatib S, Fleischmann TT, Scharff LB, Bock R (2012) Evolutionary constraints on the plastid tRNA set decoding methionine and isoleucine. Nucleic Acids Res 40:6713–6724

Aly R, Cholakh H, Joel DM, Leibman D, Steinitz B, Zelcer A, Naglis A, Yarden O, Gal-On A (2009) Gene silencing of mannose 6-phosphate reductase in the parasitic weed Orobanche aegyptiacathrough the production of homologous dsRNA sequences in the host plant. Plant Biotechnol J 7:487–498

Aly R, Hamamouch N, Abu-Nassar J, Wolf S, Joel DM, Eizenberg H, Kaisler E, Cramer C, Gal-On A, Westwood JH (2011) Movement of protein and macromolecules between host plants and the parasitic weedPhelipanche aegyptiacaPers. Plant Cell Rep 30:2233–2241

Angiosperm Phylogeny Group (2009) An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG III. Bot J Linn Soc 161:105–121

Arite, T.et al. (2009) d14, a strigolactone-insensitive mutant of rice, shows an accelerated outgrowth of tillers. Plant Cell Physiol.50, 1416–1424

Atsatt PR (1973) Parasitic flowering plants: how did they evolve? Am Nat 107:502–510

Bandaranayake PCG, Filappova T, Tomilov AA, Tomilova NB, Jamison-Mc Clung D, Ngo Q, Inoue K, Yoder JI (2010) A single-electron reducing quinone oxidoreductase Is necessary to induce haustorium development in the root parasitic plant Triphysaria. Plant Cell 22:1404–1419

Barker WR, Kiehn M, Vitek E (1988) Chromosome numbers in Australian Euphrasia (Scrophulariaceae). Plant Syst Evol 158:161–164

Barkman TJ, McNeal JR, Lim SH, Coat G, Croom HB, Young ND, dePamphilis CW (2007) Mitochondrial DNA suggests at least 11 origins of parasitism in angiosperms and reveals genomic chimerism in parasitic plants. BMC Evol Biol 7:248. doi:10.1186/1471-2148-7-248

Beck-Mannagetta G (1890) Monographie der GattungOrobanche. Theodor Fischer, Cassel

Beck-Mannagetta G (1891) Orobanchaceae. In: Engler A, Prantl K (eds) Die naturlichen Pflanzenfamilien nebst ihren Gattungen und wichtigeren Arten, insbesondere den Nutzpflanzen. Wilhelm Engelmann, Leipzig, pp 123–132

Beck-Mannagetta G (1930) Orobanchaceae. In: Engler A (ed) Das Pflanzenreich. Regnivegetabilis conspectus, 4, vol 261. Wilhelm Engelmann, Leipzig, pp 1–348

Bellini R (1907) Criteri per una nuova classificazione della Personatae (Scrophulariaceae et Rhinantaceae [sic]). Ann Bot 6:131–145

Bennett J, Mathews S (2006) Phylogeny of the parasitic plant family Orobanchaceae inferred from phytochrome A. Am J Bot 93:1039–1051

Bent, A.F. and Mackey, D. (2007) Elicitors, effectors, and R genes: the new paradigm and a lifetime supply of questions. Annu. Rev. Phytopathol. 45, 399–436

Bentham G (1876) Ordo CXV. Scrophularineae. Ordo CXVI. Orobanchaceae. In: Bentham G, Hooker JD (eds) Genera plantarum, vol 2. Reeve, London, pp 913–980, 980–986

Berg S, Krause K, Krupinska K (2004) TherbcLgenes of twoCuscutaspecies,C. gronoviiand C. subinclusa, are transcribed by the nuclear-encoded plastid RNA polymerase (NEP). Planta 219:541–546

Bergthorsson U, Richardson AO, Young GJ, Goertzen LR, Palmer JD (2004) Massive horizontal transfer of mitochondrial genes from diverse land plant donors to the basal angiosperm Amborella. Proc Natl Acad Sci USA 101:17747–17752

Bock R (2010) The give-and-take of DNA: horizontal gene transfer in plants. Trends Plant Sci15:11–22

Boeshore I (1920) The morphological continuity of Scrophulariaceae and Orobanchaceae. Contrib Bot Lab Univ Pennsylv 5:139–177

Bolliger M (1996) Monographie der Gattung Odontites (Scrophulariaceae) sowie der verwandten GattungenMacrosyringion, Odontitella, Bornmuellerantha und Bartsiella. Willdenowia 26:37–168

Botanga CJ, Kling JG, Berner DK, Timko MP (2002) Genetic variability ofStriga asiatica(L.) Kuntz based on AFLP analysis and host-parasite interaction. Euphytica 128:375–388

Botanga CJ, Timko MP (2006) Phenetic relationships among different races ofStriga gesnerioides (Willd.) Vatke from West Africa. Genome 49:1351–1365

Botanga, C.J. and Timko, M.P. (2005) Genetic structure and analysis of host and non-host interactions of Striga gesnerioides (Willd) Vatke (‘‘Witchweed’’) from central Florida, USA. Phytopathology 95, 1166–1173

Boudreau E, Turmel M, Goldschmidt-Clermont M, Rochaix J-D, Sivan S, Michaels A, Leu S (1997) A large open reading frame (orf1995) in the chloroplast DNA of Chlamydomonas

Bradow, J.et al.(1990) Germination stimulation in wild oats (Avena fatua L.) by synthetic strigol analogs and gibberellic acid. J. Plant Growth Regul.9, 35–41

Bradow, J.M.et al.(1988) Comparison of the seed germination effects of synthetic analogs of strigol, gibberellic acid, cytokinins, and other plant growth regulators. J. Plant Growth Regul.7, 227–239

Braukmann T, Stefanovic´ S (2012) Plastid genome evolution in mycoheterotrophic Ericaceae. Plant Mol Biol 79:5–20

Bremer B, Bremer K, Heidari N, Erixon P, Olmstead RG, Anderberg AA, Ka¨llersjo ¨ M, Barkhordarian E (2002) Phylogenetics of asteroids based on 3 coding and 3 non-coding chloroplast DNA markers and the utility of non-coding DNA at higher taxonomic levels. Mol Phylogenet Evol 24:274–301

Cho KY, Palmer JD (1999) Multiple acquisitions via horizontal transfer of a group I intron in the mitochondrialcox1gene during evolution of the Araceae family. Mol Biol Evol 16:1155–1165

Colwell AE (1994) Genome evolution in a non-photosynthetic plant,Conopholis americana. Ph. D. Thesis, Washington University. Division of Biology and Biomedical Sciences, St. Louis, WA, USA

Cummings MP, Welschmeyer NA (1998) Pigment composition of putatively achlorophyllous angiosperms. Plant Syst Evol 210:105–111

Cusimano N, Zhang L-B, Renner SS (2008) Reevaluation of the cox1 group I intron in Araceae and angiosperms indicates a history dominated by loss rather than horizontal transfer. Mol Biol Evol 25:265–276

Davis CC, Anderson WR, Wurdack KJ (2005) Gene transfer from a parasitic flowering plant to a fern. Proc R Soc B 272:2237–2242

Davis CC, Wurdack KJ (2004) Host-to-parasite gene transfer in flowering plants: phylogenetic evidence from Malpighiales. Science 305:676–678

Daws, M.et al.(2007) Butenolide from plant-derived smoke enhances germination and seedling growth of arable weed species. Plant Growth Regul.51, 73–82

Daws, M.I.et al.(2008) Butenolide from plant-derived smoke functions as a strigolactone analogue: evidence from parasitic weed seed germination. So. African J. Bot.74, 116–120

de Meeus, T. et al. (1998) Santa Rosalia revisited: or why are there so many kinds of parasites in ‘the garden of earthly delights’? Parasitol. Today14, 10–13.

Delannoy E, Fujii S, des Francs CC, Brundrett M, Small I (2011) Rampant gene loss in the underground orchid Rhizanthella gardnerihighlights evolutionary constraints on plastid genomes. Mol Biol Evol 28:2077–2086

Delavault PM, Russo NM, Lusson NA, Thalouarn P (1996) Organization of the reduced plastid genome of Lathraea clandestina, an achlorophyllous parasitic plant. Physiol Plant 96:674–682

Delavault PM, Sakanyan V, Thalouarn P (1995) Divergent evolution of two plastid genes, rbcL and atpB, in a non-photosynthetic parasitic plant. Plant Mol Biol 29:1071–1079

Delavault PM, Thalouarn P (2002) The obligate root parasiteOrobanche cumanaexhibits several rbcLsequences. Gene 297:85–92

Demissew S (2004) Cyclocheilaceae. In: Kadereit JW (ed) Flowering plants, dicotyledons, Lamiales (except Acanthaceae including Avicenniaceae), vol 7, The families and genera of vascular plants. Springer, Berlin, pp 60–62

dePamphilis CW (1995) Genes and genomes. In: Press MC, Graves JD (eds) Parasitic plants. Chapman & Hall, London, pp 177–205

dePamphilis CW, Palmer JD (1990) Loss of photosynthetic and chlororespiratory genes from the plastid genome of a parasitic flowering plant. Nature 348:337–339

dePamphilis CW, Young ND, Wolfe AD (1997) Evolution of plastid gene rps2 in a lineage of hemiparasitic and holoparasitic plants: many losses of photosynthesis and complex patterns of rate variation. Proc Natl Acad Sci USA 94:7367–7372

Domina G, Colombo P (2005) Seed micromorphology and its variation in SicilianOrobanche (Magnoliopsida). Flora Mediterr 15:99–107

Dong LN, Wang H, Wortley AH, Lu L, Li DZ (2013) Phylogenetic relationships in the Pterygiella complex (Orobanchaceae) inferred from molecular and morphological evidence. Bot J Linn Soc 171:491–507

Dong LN, Wortley AH, Wang H, Li DZ, Lu L (2011) Efficiency of DNA barcodes for species delimitation: a case in Pterygiella Oliv. (Orobanchaceae). J Syst Evol 49:189–202

Downie SR, Palmer JD (1992) Restriction site mapping of the chloroplast DNA inverted repeat – a molecular phylogeny of the Asteridae. Ann Mo Bot Gard 79:266–283

Drescher A, Ruf S, Calsa T, Carrer H, Bock R (2000) The two largest chloroplast genome-encoded open reading frames of higher plants are essential genes. Plant J 22:97–104

Duff RJ, Nickrent DL (1997) Characterization of mitochondrial small-subunit ribosomal RNAs from holoparasitic plants. J Mol Evol 45:631–639

Dun, E.A. et al.(2009) Strigolactones: discovery of the elusive shoot branching hormone. Trends Plant Sci.14, 364–372

Ems SC, Morden CW, Dixon CK, Wolfe KH, dePamphilis CW, Palmer JD (1995) Transcription, splicing and editing of plastid RNAs in the nonphotosynthetic plantEpifagus virginiana. Plant Mol Biol 29:721–733

Ernst WR (1972) Floral morphology and systematics of Lamourouxia (Scrophulariaceae: Rhinanthoideae). Smithsonian Contrib Bot 6:1–63

Estep MC, Gowda BS, Huang K, Timko MP, Bennetzen JL (2012) Genomic characterization for parasitic weeds of the genusStrigaby sample sequence analysis. Plant Genome 5:30–41

Fedorov AA (ed) (1969) Khromosomnye chisla tsetkovykh rasteny (Chromosome numbers of flowering plants). Izdatelstvo Nauka, Leningrad

Fernandez-Aparicio, M.et al.(2008) Stimulation of seed germination of Orobanche species by ophiobolin A and fusicoccin derivatives. J. Agric. Food Chem.56, 8343–8347

Filipowicz N, Renner SS (2010) The worldwide holoparasitic Apodanthaceae confidently placed in the Cucurbitales by nuclear and mitochondrial gene trees. BMC Evol Biol 10:219. doi:10.1186/1471-2148-10-219

Fischer E (2004) Scrophulariaceae. In: Kadereit JW (ed) Flowering plants, dicotyledons, Lamiales (except Acanthaceae including Avicenniaceae), vol 7, The families and genera of vascular plants. Springer, Berlin, pp 333–432

Fischer E, Schaferhoff B, Muller KF (2012) The new monotypic genus Bardotia (Orobanchaceae) from Madagascar and remarks on the phylogenetic relationships of the African and Madagascan generaParastriga, Radamaea, Rhamphicarpaand Sieversandreas. Phytotaxa 46:19–33

Flagel LE, Wendel JF (2009) Gene duplication and evolutionary novelty in plants. New Phytol 183:557–564

Floyd SK, Bowman JL (2007) The ancestral developmental tool kit of land plants. Int J Plant Sci 168:1–35

Funk H, Berg S, Krupinska K, Maier U, Krause K (2007) Complete DNA sequences of the plastid genomes of two parasitic flowering plant species,Cuscuta reflexaandCuscuta gronovii. BMC Plant Biol 7:45

Geurts R, Fedorova E, Bisseling T (2005) Nod factor signaling genes and their function in the early stages of Rhizobium infection. Curr Opin Plant Biol 8:346–352

Gilli A (1968) Necranthus: a new genus of Orobanchaceae from Turkey. Notes R Bot Gard Edinb 28:297–298

Gomez-Roldan, V. et al. (2008) Strigolactone inhibition of shoot branching. Nature455, 189–194

Gurney, A.L.et al. (2006) A novel form of resistance in rice to the angiosperm parasite Striga hermonthica. New Phytol. 169, 199–208

Gussarova G, Popp M, Vitek E, Brochmann C (2008) Molecular phylogeny and biogeography of the bipolar Euphrasia(Orobanchaceae): recent radiations in an old genus. Mol Phylogenet Evol 48:444–460

Hallier H (1903) Ueber die Abgrenzung und Verwandtschaft der einzelnen Sippen bei den Scrophularineen. Bull l’Herbier Boissier II 3:181–207

Hanson L, Leitch IJ, Bennett MD (2002) Unpublished data from the Jodrell Laboratory, Royal Botanic Gardens, Kew. Accessed via the Kew C-Value Database at data.kew.org/cvalues/ in August 2012

Hanson L, McMahon KA, Johnson MAT, Bennett MD (2001) First nuclear DNA C-values for another 25 angiosperm families. Ann Bot 88:851–858

Harley RM (2004) Nesogenaceae. In: Kadereit JW (ed) Flowering plants, dicotyledons, Lamiales (except Acanthaceae including Avicenniaceae), vol 7, The families and genera of vascular plants. Springer, Berlin, pp 293–295

Harrison, M.J. (2005) Signaling in the arbuscular mycorrhizal symbiosis. Annu. Rev. Microbiol. 59, 19–42

He F, Zhang X, Hu J-Y, Turck F, Dong X, Goebel U, Borevitz JO, de Meaux J (2012) Widespread interspecific divergence in cis-regulation of transposable elements in the Arabidopsis genus. Mol Biol Evol 29:1081–1091

Hegarty MJ, Hiscock SJ (2008) Genomic clues to the evolutionary success of polyploid plants. Curr Biol 18:R435–R444

Heide-Jørgensen HS (2008) Parasitic flowering plants. Brill, Leiden Hjertson ML (1995) Taxonomy, phylogeny and biogeography of Lindenbergia (Scrophulariaceae). Bot J Linn Soc 119:265–321

Hjertson ML (1995) Taxonomy, phylogeny and biogeography of Lindenbergia

Holub J (1977) New names in Phanerogamae 6. Folia Geobot Phytotax 12:417–432

Holub J (1990) Some taxonomic and nomenclatural changes within Orobanche s. l. (Orobanchaceae). Preslia 62:193–198

Huyse T, Poulin R, The´ron A (2005) Speciation in parasites: a population genetics approach. Trends Parasitol 21:469–475

Irving, L.J. and Cameron, D.D. (2009) You are what you eat: interactions between root parasitic plants and their hosts. Adv. Bot. Res.50, 87–138

Ishida JK, Yoshida S, Ito M, Namba S, Shirasu K (2011) Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation of the parasitic plant Phtheirospermum japonicum. PLoS One 6(10):e25802. doi:10.1371/journal.pone.0025802

Iwo GA, Husaini SWH, Olaniyan GO (1993) Cytological observations and distribution of Striga species in central part of Nigeria. Feddes Repertorium 104:497–501

Jamison, D.S. and Yoder, J.I. (2001) Heritable variation in quinoneinduced haustorium development in the parasitic plant Triphysaria. Plant Physiol.125, 1870–1880

Joel DM (2009) The new nomenclature of Orobanche and Phelipanche. Weed Res 49 (Supp 1):6–7

Keyes, W.J. et al. (2000) Signaling organogenesis in parasitic angiosperms: Xenognosin generation, perception, and response. J. Plant Growth Regul.19, 217–231

Keyes, W.J. et al. (2007) Semagenesis and the parasitic angiosperm Striga asiatica. Plant J. 51, 707–716

Knauf U, Hachtel W (2002) The genes encoding subunits of ATP synthase are conserved in the reduced plastid genome of the heterotrophic algaPrototheca wickerhamii. Mol Genet Genomics 267:492–497

Knoop V, Unseld M, Marienfeld J, Brandt P, Sunkel S, Ullrich H, Brennicke A (1996) Copia-,gypsy- and LINE-like retrotransposon fragments in the mitochondrial genome of Arabidopsis thaliana. Genetics 142:579–585

Knoop V, Volkmar U, Hecht J, Grewe F (2011) Mitochondrial genome evolution in the plant lineage. In: Kempten F (ed) Advances in plant biology – mitochondrial genomes. Springer Science & Business, New Yorlk, pp 3–29

Kondo K, Segawa M, Musselman LJ, Mann WF (1981) Comparative ecological study of the chromosome races in certain root parasitic plants of the southeastern U.S.A. Bol Soc Broteriana 53:793–807

Krause K, Berg S, Krupinska K (2003) Plastid transcription in the holoparasitic plant genus Cuscuta: parallel loss of the rrn16PEP-promoter and of therpoAandrpoBgenes coding for the plastid-encoded RNA polymerase. Planta 216:815–823

Kubo, M.et al. (2009) Reactions of Lotus japonicus ecotypes and mutants to root parasitic plants. J. Plant Physiol.166, 353–362

Kuijt J (1969) The biology of parasitic flowering plants. University of California Press, Berkeley

Lagerkvist U (1978) “Two out of three”: an alternative method for codon reading. Proc Natl Acad Sci USA 75:1759–1762

LeBlanc M, Kim G, Westwood JH (2012) RNA trafficking in parasitic plant systems. Front Plant Sci 3:203

Lechat M-M, Pouvreau J-B, Pe´ron T et al (2012) PrCYP707A1, an ABA catabolic gene, is a key component ofPhelipanche ramosaseed germination in response to the strigolactone analogue GR24. J Exp Bot 63:5311–5322

Leebens-Mack JH, dePamphilis CW (2002) Power analysis of tests for loss of selective constraint in cave crayfish and nonphotosynthetic plant lineages. Mol Biol Evol 19:1292–1302

Leitch AR, Leitch IJ (2012) Ecological and genetic factors linked to contrasting genome dynamics in seed plants. New Phytol 194:629–646

Leitch IJ, Bennett MD (2004) Genome downsizing in polyploid plants. Biol J Linn Soc Lond 82:651–663

Lemaire B, Huysmans S, Smets E, Merckx V (2011) Rate accelerations in nuclear 18S rDNA of mycoheterotrophic and parasitic angiosperms. J Plant Res 124:561–576

Leyser, O. (2009) The control of shoot branching: an example of plant information processing. Plant Cell Environ. 32, 694–703

Li, J. and Timko, M.P. (2009) Gene – for – gene resistance in Striga – cowpea associations. Science 325, 1094

Light, M.E. et al. (2009) Smoke-derived butenolide: towards understanding its biological effects. So. African J. Bot.75, 1–7

Logacheva MD, Schelkunov MI, Penin AA (2011) Sequencing and analysis of plastid genome in mycoheterotrophic orchidNeottia nidus-avis. Genome Biol Evol 3:1296–1303

Lohan AJ, Wolfe KH (1998) A subset of conserved tRNA genes in plastid DNA of nongreen plants. Genetics 150:425–433

Lopez-Raez, J.A.et al.(2008) Tomato strigolactones are derived from carotenoids and their biosynthesis is promoted by phosphate starvation. New Phytol.178, 863–874

Lusson NA, Delavault PM, Thalouarn P (1998) TherbcL gene from the non-photosynthetic parasiteLathraea clandestinais not transcribed by a plastid-encoded RNA polymerase. Curr Genet 34:212–215

Lynn, D.G. and Chang, M. (1990) Phenolic signals in cohabitation: Implications for plant development.Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 41, 497–526

Manen J-F, Habashi C, Jeanmonod D, Park J-M, Schneeweiss GM (2004) Phylogeny and intraspecific variability of holoparasitic Orobanche(Orobanchaceae) inferred from plastid rbcL sequences. Mol Phylogenet Evol 33:482–500

Marais W (1981) Two new gamopetalous families, Cyclocheilaceae and Nesogenaceae, for extraAustralian ‘Dicrastylidaceae’. Kew Bull 35:797–812

Martin NJ (1983) Nuclear DNA variation in the Australasian Loranthaceae. In: Calder M, Berhnhardt P (eds) Biology of mistletoes. Academic Press, New York, pp 277–293

Matusova, R.et al.(2005) The strigolactone germination stimulants of the plant-parasitic Striga and Orobanche spp. are derived from the carotenoid pathway. Plant Physiol.139, 920–934

Matvienko M, Torres MJ, Yoder JI (2001) Transcriptional responses in the hemiparasitic plant Triphysaria versicolorto host plant signals. Plant Physiol 127:272–282

McNeal JR, Arumugunathan K, Kuehl J, Boore J, dePamphilis C (2007a) Systematics and plastid genome evolution of the cryptically photosynthetic parasitic plant genus Cuscuta (Convolvulaceae). BMC Biol 5:55

McNeal JR, Bennett JR, Wolfe AD, Mathews S (2013) Phylogeny and origins of holoparasitism in Orobanchaceae. Am J Bot 100:971–983

McNeal JR, Kuehl J, Boore J, de Pamphilis C (2007b) Complete plastid genome sequences suggest strong selection for retention of photosynthetic genes in the parasitic plant genus Cuscuta. BMC Plant Biol 7:57

Mildbraed J (1930) New species and a new genus from East Africa. J Arnold Arboretum 11:50–55

Minkin JP, Eshbaugh WH (1989) Pollen morphology of the Orobanchaceae and rhinanthoid Scrophulariaceae. Grana 28:1–18

Mitra RM, Gleason CA, Edwards A, Hadfield J, Downie JA, Oldroyd GED, Long SR (2004) A Ca 2+ /calmodulin-dependent protein kinase required for symbiotic nodule development: gene identification by transcript-based cloning. Proc Natl Acad Sci USA 101:4701–4705

Molau U (1990) The genus Bartsia (Scrophulariaceae-Rhinanthoideae). Opera Bot 102:1–99

Moore MJ, Soltis PS, Bell CD, Burleigh JG, Soltis DE (2010) Phylogenetic analysis of 83 plastid genes further resolves the early diversification of eudicots. Proc Natl Acad Sci USA 107:4623–4628

Morawetz JJ, Randle CP (2010) The status ofHarveya alba (Orobanchaceae). Kew Bull 65:1–2

Morawetz JJ, Randle CP, Wolfe AD (2010) Phylogenetic relationships within the tropical clade of Orobanchaceae. Taxon 59:416–426

Morawetz JJ, Wolfe AD (2009) Assessing the monophyly ofAlectraand its relationship to Melasma (Orobanchaceae). Syst Bot 34:561–569

Mower JP, Stefanovic S, Hao W, Gummow J, Jain K, Ahmed D, Palmer J (2010) Horizontal acquisition of multiple mitochondrial genes from a parasitic plant followed by gene conversion with host mitochondrial genes. BMC Biol 8:150

Mower JP, Stefanovic S, Young GJ, Palmer JD (2004) Gene transfer from parasitic to host plants. Nature 432:165–166

Musselman, L.J. (1980) The biology ofStriga, Orobanche, and other root parasitic weeds.Annu. Rev. Phytopathol.18, 463–489

Nester EW, Gordon MP, Kerr A (2005) Agrobacterium tumefaciens: from plant pathology to biotechnology. APS Press, St. Paul, MN

Nickrent DL (2012) The parasitic plant connection. http://www.parasiticplants.siu.edu. Cited 5 Oct 2012

Nickrent DL, Blarer A, Qiu Y-L, Vidal-Russell R, Anderson FE (2004) Phylogenetic inference in Rafflesiales: the influence of rate heterogeneity and horizontal gene transfer. BMC Evol Biol 4:40

Nickrent DL, Duff RJ (1996) Molecular studies or parasitic plants using ribosomal RNA. In: Moreno MT, Cubero JI, Berner D, Joel D, Musselman LJ, Parker C (eds) Advances in parasitic plant research. Junta de Andalucia, Direccio´n General de Investigacio´n Agraria, Cordoba, Spain, pp 28–52

Nickrent DL, Duff RJ, Colwell AE, Wolfe AD, Young ND, Steiner KE, dePamphilis CW (1998)

Nickrent DL, Garcı´a M (2009) On the brink of holoparasitism: plastome evolution in dwarf mistletoes (Arceuthobium, Viscaceae). J Mol Evol 68:603–615

Nickrent DL, Male´cot V, Vidal-Russell R, Der JP (2010) A revised classification of Santalales. Taxon 59:538–558

Novopokrovskij IV, Cvelev NN (1958) Semejstvo Orobanchaceae. In: Shishkin BK, Bobov EG (eds) Flora SSSR, vol 23. Akad Nauk SSSR, Moscow, pp 19–115

O’Malley, R.C. and Lynn, D.G. (2000) Expansin message regulation in parasitic angiosperms: marking time in development. Plant Cell 12,1455–1465

Olmstead RG, dePamphilis CW, Wolfe AD, Young ND, Elisons WJ, Reeves PA (2001) Disintegration of the Scrophulariaceae. Am J Bot 88:348–361

Oxelman B, Kornhall P, Olmstead RG, Bremer B (2005) Further disintegration of Scrophulariaceae. Taxon 54:411–425

Park JM, Manen JF, Colwell AE, Schneeweiss GM (2008) A plastid gene phylogeny of the non-photosynthetic parasitic Orobanche (Orobanchaceae) and related genera. J Plant Res 121:365–376

Park J-M, Manen J-F, Schneeweiss GM (2007a) Horizontal gene transfer of a plastid gene in the non-photosynthetic flowering plants Orobanche and Phelipanche(Orobanchaceae). Mol Phyl Evol 43:974–985

Park J-M, Schneeweiss GM, Weiss-Schneeweiss H (2007b) Diversity and evolution of Ty1-copia and Ty3-gypsyretroelements in the non-photosynthetic flowering plants Orobancheand Phelipanche (Orobanchaceae). Gene 387:75–86

Piednoe¨l M, Aberer AJ, Schneeweiss GM, Macas J, Novak P, Gundlach H, Temsch EM, Renner SS (2012) Next-generation sequencing reveals the impact of repetitive DNA across phylogenetically closely related genomes of Orobanchaceae. Mol Biol Evol 29:3601–3611

Plaza L, Fernandez I, Juan R, Pastor J, Pujadas A (2004) Micromorphological studies on seeds of Orobanche species from the Iberian Peninsula and the Balearic Islands, and their systematic significance. Ann Bot 94:167–178

Press, M.C. and Graves, J.D., eds (1995) Parasitic Plants, Chapman & Hall

Randle CP, Wolfe AD (2005) The evolution and expression of RBCL in holoparasitic sister-genera Harveya and Hyobanche (Orobanchaceae). Am J Bot 92:1575–1585

Ree RH (2005) Phylogeny and the evolution of floral diversity in Pedicularis (Orobanchaceae). Int J Plant Sci 166:595–613

Renner SS, Bellot S (2012) Horizontal gene transfer in eukaryotes: fungi-to-plant and plant-toplant transfers of organellar DNA. In: Bock R, Knoop V (eds) Genomics of chloroplasts and mitochondria. Springer, Heidelberg, pp 223–235

Riopel, J.L. and Timko, M.P. (1995) Haustorial initiation and differentiation. InParasitic Plants(Press, M.C. and Graves, J.D., eds), pp. 39–79, Chapman & Hall

Rogalski M, Karcher D, Bock R (2008) Superwobbling facilitates translation with reduced tRNA sets. Nat Struct Mol Biol 15:192–198

Sanchez-Puerta MV, Cho Y, Mower JP, Alverson AJ, Palmer JD (2008) Frequent, phylogenetically local horizontal transfer of the cox1group I intron in flowering plant mitochondria. Mol Biol Evol 25:1762–1777

Satovic Z, Joel DM, Rubiales D, Cubero JI, Roma´n B (2009) Population genetics in weedy species of Orobanche. Australas Plant Pathol 38:228–234

Saunders, A.R. (1933) Studies in phanerogamic parasitism with particular reference to Striga lutea. So. African Dept. Ag. Sci. Bull. 128, 5–56

Schaferhoff B, Fleischmann A, Fischer E, Albach DC, Borsch T, Heubl G, Mu ¨ller KF (2010) Towards resolving Lamiales relationships: insights from rapidly evolving chloroplast sequences. BMC Evol Biol 10:352. doi:10.1186/1471-2148-10-352

Scheunert A, Fleischmann A, Olano-Marı´n C, Bra¨uchler C, Heubl G (2012) Phylogeny of tribe Rhinantheae (Orobanchaceae) with a focus on biogeography, cytology and re-examination of generic concepts. Taxon 61:1269–1285

Schneeweiss GM (2007) Correlated evolution of life history and host range in the non-photosynthetic parasitic flowering plants Orobanche and Phelipanche (Orobanchaceae). J Evol Biol 20:471–478

Schneeweiss GM, Colwell AE, Park JM, Jang CG, Stuessy TF (2004a) Phylogeny of holoparasitic Orobanche(Orobanchaceae) inferred from nuclear ITS sequences. Mol Phylogenet Evol 30:465–478

Schneeweiss GM, Palomeque T, Colwell AE, Weiss-Schneeweiss H (2004b) Chromosome numbers and karyotype evolution in holoparasitic Orobanche (Orobanchaceae) and related genera. Am J Bot 91:439–448

Schneeweiss GM, Weiss H (2003) Polyploidy inAeginetia indicaL. (Orobanchaceae). Cytologia 68:15–17

Schwender J, Goffman F, Ohlrogge JB, Shachar-Hill Y (2004) Rubisco without the Calvin cycle improves the carbon efficiency of developing green seeds. Nature 432:779–782

Seif E, Leigh J, Liu Y, Roewer I, Forget L, Lang BF (2005) Comparative mitochondrial genomics in zygomycetes: bacteria-like RNase P RNAs, mobile elements and a close source of the group I intron invasion in angiosperms. Nucleic Acids Res 33:734–744

Siqueira, J. et al.(1991) Significance of phenolic compounds in plant–soil–microbial systems. Crit. Rev. Plant Sci.10, 63–121

Swarbrick, P.J.et al. (2008) Global patterns of gene expression in rice cultivars undergoing a susceptible or resistant interaction with the parasitic plant Striga hermonthica. New Phytol.179, 515–529

Takagi K, Okazawa A, Wada Y, Mongkolchaiyaphruek A, Fukusaki E, Yoneyama K, Takeuchi Y, Kobayashi A (2009) Unique phytochrome responses of the holoparasitic plant Orobanche minor. New Phytol 182:965–974

Takhtajan A (1997) Diversity and classification of flowering plants. Columbia University Press, New York

Tank DC, Beardsley PM, Kelchner SA, Olmstead RG (2006) Review of the systematics of Scrophulariaceae s.l. and their current disposition. Austr Syst Bot 19:289–307

Tank DC, Egger JM, Olmstead RG (2009) Phylogenetic classification of subtribe Castillejinae (Orobanchaceae). Syst Bot 34:182–197

Tank DC, Olmstead RG (2008) From annuals to perennials: phylogeny of subtribe Castillejinae (Orobanchaceae). Am J Bot 95:608–625

Teryokhin ES (2001) O rodeNecranthusGilli (Scrophulariaceae). Nov sist vysshich rastenij 33:205–207

Teryokhin ES, Shibakina GV, Serafimovich NV, Kravtsova TI (2003) Opredelitel Zarazichovich flori SSR (s atlasom plodov i semjan). Nauka, St Petersburg

Tolbert NE (1997) The C2 oxidative photosynthetic carbon cycle. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 48:1–25

Tomilov AA, Tomilova NB, Wroblewski T, Michelmore R, Yoder JI (2008) Trans-specific gene silencing between host and parasitic plants. Plant J 56:389–397

Tomilov, A. A. et al. (2005) Localized hormone fluxes and early haustorium development in the hemiparasitic plant Triphysaria versicolor. Plant Physiol.138, 1469–1480

Torres MJ, Tomilov AA, Tomilova N, Reagan RL, Yoder JI (2005) Pscroph, a parasitic plant EST database enriched for parasite associated transcripts. BMC Plant Biol 5:24

Trakulnaleamsai C, Okazawa A, An C-I, Kajiyama S, Fukusaki E, Yoneyama K, Takeuchi Y, Kobayashi A (2005) Isolation and characterization of a cDNA encoding phytochrome A in the non-photosynthetic parasitic plant, Orobanche minorSm. Biosci Biotechnol Biochem 69:71–78

Tsuchiya, Y. and McCourt, P. (2009) Strigolactones: a new hormone with a past. Curr. Opin. Plant Biol. 12, 556–561

Uhlich H, Pusch J, Barthel KJ (1995) Die Sommerwurzarten Europas. Westarp Wissenschaften, Magdeburg

Umehara, M. et al. (2008) Inhibition of shoot branching by new terpenoid plant hormones. Nature455, 195–200

Vaughn JC, Mason MT, Sper-Whitis GL, Kuhlman P, Palmer JD (1995) Fungal origin by horizontal transfer of a plant mitochondrial group I intron in the chimeric coxI gene of Peperomia. J Mol Evol 41:563–572

Ward SA (1992) Assessing functional explanations of host-specificity. Am Nat 139:883–891

Webb DA (1972) CLIV. Scrophulariaceae. In: Tutin TG, Heywood VH, Burges NA, Moore DM,

Weiss-Schneeweiss H, Greilhuber J, Schneeweiss GM (2006) Genome size evolution in holoparasitic Orobanche (Orobanchaceae) and related genera. Am J Bot 93:148–156

Westwood J. H., J. I. Yoder, M. P. Timko, C. W. dePamphilis,Trends Plant Sci.15, 227 (2010)

Westwood JH, dePamphilis CW, Das M, Ferna´ndez-Aparicio M, Honaas LA, Timko MP, Wafula EK, Wickett NJ, Yoder JI (2012) The Parasitic Plant Genome Project: new tools for understanding the biology ofOrobancheandStriga. Weed Sci 60:295–306

Westwood JH, Roney JK, Khatibi PA, Stromberg VK (2009) RNA translocation between parasitic plants and their hosts. Pest Manag Sci 65:533–539

Westwood JH, Yoder JI, Timko MP, dePamphilis CW (2010) The evolution of parasitism in plants. Trends Plant Sci 15:227–235

Westwood, J.H.et al. (2009) RNA translocation between parasitic plants and their hosts. Pest Manag. Sci. 65, 533–539

Wettstein R (1891) Scrophulariaceae. In: Engler A, Prantl K (eds) Die natu¨rlichen Pflanzenfamilien nebst ihren Gattungen und wichtigeren Arten, insbesondere den Nutzpflanzen 4/3b. Wilhelm Engelmann, Leipzig, pp 39–107

Wickett NJ, Honaas LA, Wafula EK, Das M, Huang K, Wu B, Landherr L, Timko MP, Yoder J, Westwood JH, dePamphilis CW (2011) Transcriptomes of the parasitic plant family Orobanchaceae reveal surprising conservation of chlorophyll synthesis. Curr Biol 21:2098–2104

Wickett NJ, Zhang Y, Hansen SK, Roper JM, Kuehl JV, Plock SA, Wolf PG, dePamphilis CW, Boore JL, Goffinet B (2008) Functional gene losses occur with minimal size reduction in the plastid genome of the parasitic liverwortAneura mirabilis. Mol Biol Evol 25:393–401

Wimpee CF, Morgan R, Wrobel RL (1992) Loss of transfer RNA genes from the plastid 16S–23S ribosomal RNA gene spacer in a parasitic plant. Curr Genet 21:417–422

Wimpee CF, Wrobel R, Garvin D (1991) A divergent plastid genome in Conopholis americana, an achlorophyllous parasitic plant. Plant Mol Biol 17(166):161

Wolfe AD, dePamphilis CW (1997) Alternate paths of evolution for the photosynthetic gene rbcL in four nonphotosynthetic species ofOrobanche. Plant Mol Biol 33:965–977

Wolfe AD, dePamphilis CW (1998) The effect of relaxed functional constraints on the photosynthetic gene rbcL in photosynthetic and nonphotosynthetic parasitic plants. Mol Biol Evol 15:1243–1258

Wolfe AD, Randle CP, Liu L, Steiner KE (2005) Phylogeny and biogeography of Orobanchaceae. Folia Geobot 40:115–134

Wolfe KH (1994) Similarity between putative ATP-binding sites in land plant plastid ORF2280 proteins and theFtsH/CDC48 family of ATPases. Curr Genet 25:379–383

Wolfe KH, Li WH, Sharp PM (1987) Rates of nucleotide substitution vary greatly among plant mitochondrial, chloroplast, and nuclear DNAs. Proc Natl Acad Sci USA 84:9054–9058

Wolfe KH, Morden CW, Ems SC, Palmer JD (1992a) Rapid evolution of the plastid translational apparatus in a nonphotosynthetic plant: loss or accelerated sequence evolution of tRNA and ribosomal protein genes. J Mol Evol 35:304–317

Wolfe KH, Morden CW, Palmer JD (1992b) Function and evolution of a minimal plastid genome from a nonphotosynthetic parasitic plant. Proc Natl Acad Sci USA 89:10648–10652

Won H, Renner SS (2003) Horizontal gene transfer from flowering plants toGnetum. Proc Natl Acad Sci USA 100:10824–10829

Wood TE, Takebayashic N, Abrahamsen MS, Mayrose I, Greenspoond PB, Rieseberg LH (2009) The frequency of polyploid speciation in vascular plants. Proc Natl Acad Sci USA 106:13875–13879

Wrobel, R.L.et al. (2002) Heterologous expression and biochemical characterization of an NAD(P)H: quinone oxidoreductase from the hemiparasitic plant Triphysaria versicolor. Plant Physiol. Biochem. 40, 265–272

Xi Z, Bradley RK, Wurdack KJ, Wong KM, Sugumaran M, Bomblies K, Rest JS, Davis CC (2012) Horizontal transfer of expressed genes in a parasitic flowering plant. BMC Genomics 13:227. doi:10.1186/1471-2164-13-227

Xia Z, Wang YZ, Smith JF (2009) Familial placement and relations of Rehmanniaand Triaenophora (Scrophulariaceae s.l.) inferred from five gene regions. Am J Bot 96:519–530

Yatskievych G, Contreras Jime´nez JL (2009) A new genus of holoparasitic Orobanchaceae from Mexico. Novon 19:266–276

Yoder, J.I. (1997) A species-specific recognition system directs haustorium development in the parasitic plant Triphysaria (Scrophulariaceae). Planta 202, 407–413

Yoneyama K, Awad AA, Xie X, Yoneyama K, Takeuchi Y (2010) Strigolactones as germination stimulants for root parasitic plants. Plant Cell Pysiol 51:1095–1103

Yoneyama, K. et al. (2007) Phosphorus deficiency in red clover promotes exudation of orobanchol, the signal for mycorrhizal symbionts and germination stimulant for root parasites. Planta 225, 1031–1038

Yoshida S, Ishida JK, Kamal N, Ali A, Namba S, Shirasu K (2010) A full-length enriched cDNA library and expressed sequence tag analysis of the parasitic weed, Striga hermonthica. BMC Plant Biol 10:55

Yoshida S, Maruyama S, Nozaki H, Shirasu K (2010) Horizontal gene transfer by the parasitic plant Striga hermonthica. Science 328:1128

Yoshida, S. and Shirasu, K. (2009) Multiple layers of incompatibility to the parasitic witchweed, Striga hermonthica. New Phytol.183, 180–189

Young ND, dePamphilis CW (2005) Rate variation in parasitic plants: correlated and uncorrelated patterns among plastid genes of different functions. BMC Evol Biol 5:16. doi:10.1186/1471-2148-5-16

Young ND, Steiner KE, dePamphilis CW (1999) The evolution of parasitism in Scrophulariaceae/Orobanchaceae: plastid gene sequences refute an evolutionary transition series. Ann Mo Bot Gard 86:876–893

Zhang ZY, Cvelev [Tzvelev] NN (1998) Orobanchaceae. In: Wu ZY, Raven PH (eds) Flora of China, vol 18. Missouri Botanical Garden Press, St. Louis & Science Press, Beijing, pp 229–243

Zonneveld BJM (2010) New record holders for maximum genome size in Eudicots and Monocots. J Bot 2010:4 pages

Abdalla M and Hermsen J (1971) A two-loci system of gametophytic incompatibility in Solanum phureja and S. stenotomum. In: Euphytica, vol. 20, p. 345-350.

Akhtouch B, Munoz-Ruz J, Melero-Vara JM, Fernandez-Martınez JM, Domınguez J (2002) Inheritance of resistance to race F of broomrape (Orobanche cumana Wallr.) in sunflower lines of different origin. Plant Breed 121:266–269

Akiyama K, Matsuzaki K, Hayashi H (2005) Plant sesquiterpenes induce hyphal branching in arbuscular mycorrhizal fungi. Nature 435:824–827

Albersheim P, Anderson A, (1971) Proteins from plant cell walls inhibit polygalacturonases secreted by plant pathogens. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 68: 1815-1819.

Alonso LC, Fernandez-Escobar J, Lopez G, Rodrıguez-Ojeda M, Sallago F (1996) New highly virulent sunflower broomrape (Orobanche cernua Loefl.) pathotypes in Spain. In: Moreno MT, Cubero JI, Berner D, Joel D, Musselman LJ, Parker C (eds) Advances in parasitic plant research. Proceedings of the 6th international symposium on parasitic weeds. Direccion General de Investigacion Agraria, Consejerıa de Agricultura y Pesca, Sevilla, Spain, pp 639–644

Alvarez M et al. (1998) Reactive oxygen intermediates mediate a systemic signal network in the establishment of plant immunity. In: Cell, vol. 92, p. 773-784.

Antonova T. (1994) Biochemical aspects of the development of new virulent forms in the Moldavian population (race C) of Orobanche cumana Wallr. against the background of resistant sunflower cultivars. In: Pieterse AH, Verkleij JAC, ter Borg SJ, eds. Biology and management of Orobanche. Proceedings of the 3rd international workshop on Orobanche and related Striga research. Amsterdam: Royal Tropical Institute, 290–292

Antonova, T.S. and Ter Borg J (1995) The role of peroxidase in the resistance of sunflower against Orobanche cumana in Russia. Weed Res. 36, 113-121.

Apel K, Hirt H (2004) Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction. In: Annu Rev Plant Biol, vol. 55, p. 373-399.

Apostol I, Heinstein P, Low P (1989) Rapid stimulation of an oxidative burst during elicitation of cultured plant cells: role in defense and signal transduction. In: Plant Physiol, 1989, vol. 90, p. 109-116.

Assaad F et al. (2004). The PEN1 syntaxin defines a novel cellular compartment upon fungal attack and is required for the timely assembly of papillae. Mol. Biol. Cell 15, 5118–5129

Ausubel F (2005) Are innate immune signaling pathways in plants and animals conserved? Nature Immunol. 6, 973–979.

Axtell M & Staskawicz B (2003) Initiation of RPS2 specified disease resistance in Arabidopsis is coupled to the AvrRpt2-directed elimination of RIN4. Cell 112, 369–377

Bakker E , Toomajian C, Kreitman M & Bergelson J (2006) A genome-wide survey of R gene polymorphisms in Arabidopsis. Plant Cell 18, 1803–1818

Bari R & Jones J (2009) Role of plant hormones in plant defence responses. Plant Mol. Biol. 69, 473–488

Bednarek P et al. (2009) A glucosinolate metabolism pathway in living plant cells mediates broad-spectrum antifungal defense. Science 323, 101–106

Bellafiore S et al. (2008) Direct identification of the Meloidogyne incognita secretome reveals proteins with host cell reprogramming potential. PLoS Pathog. 4, e1000192

Ben-Hod G, Losner D, Joel D and Mayer M (1993) Pectin Methylesterase in calli and germinating seeds of Orobanche aegyptiaca. Phytochem. 32, 1399-1402.

Berglund G et al.( 2002) The catalytic pathway of horseradish peroxidase at high resolution. In: Nature, vol. 417, p. 463-468.

Bernoux M et al. (2008) RD19 an Arabidopsis cysteine protease required for RRS1-R-mediated resistance, is relocalized to the nucleus by the Ralstonia solanacearum PopP2 effector. Plant Cell 20, 2252–2264

Besserer A, Puech-Page`s V, Kiefer P, Gomez-Roldan V, Jauneau A, Roy S, Portais J-C, Roux C, Becard G, Sejalon-Delmas N (2006) Strigolactones stimulate arbuscular mycorrhizal fungi by activating mitochondria. PLoS Biol 4:1239–1247

Bhat R, Miklis M, Schmelzer E, Schulze-Lefert P & Panstruga R (2005) Recruitment and interaction dynamics of plant penetration resistance components in a plasma membrane microdomain. Proc. Natl Acad. Sci. USA 102, 3135–3140.

Blokhina O, Virolainen E, Fagerstedt K (2003) Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review. In: Ann Bot, , vol. 91, p. 179-194.

Blume B et al. (2000) Receptor-mediated increase in cytoplasmic free calcium required for activation of pathogen defense in parsley. In: Plant Cell , vol. 12, p. 1425-1440.

Boller T & Felix G (2009) A renaissance of elicitors: perception of microbe-associated molecular patterns and danger signals by pattern-recognition receptors. Annu. Rev. Plant Biol. 60, 379–406

Boudsocq M et al. (2010) Differential innate immune signalling via Ca 2+ sensor protein kinases. Nature 464, 418–422

Bradley DJ, Kjellborn P, Lamb C (1992) Elicitor- and wound-induced oxidative cross-linking of a proline-rich plant cell wall protein: a novel, rapid defense response. Cell 70 21–30.

Brisson L, Tenhaken R, Lamb C (1994) Function of oxidative cross-linking of cell wall structural proteins in plant disease resistance. The Plant Cell6,1703–1712.

Brooks D, Bender C & Kunkel B (2005) The Pseudomonas syringae phytotoxin coronatine promotes virulence by overcoming salicylic acid-dependent defences in Arabidopsis thaliana. Mol. Plant Pathol. 6, 629–640

Brown I, Trethowan J, Kerry M, Mansfield J, Bolwell G (1998) Localization of components of the oxidative cross-linking of glycoproteins and of callose synthesis in papillae formed during the interaction between non-pathogenic strains of Xanthomonas campestris and French bean mesophyll cells. The Plant Journal 15, 333–343.

Bulbul A, Salihoglu C Sari, and A Aydin (1991) Determination of broomrape (Orobanche cumana Wallr.) races of sunflower in the Thrace region of Turkey. Helia 14:21–26.

Burch-Smith T M et al. (2007) A novel role for the TIR domain in association with pathogen-derived elicitors. PLoS Biol. 5, e68

Camm Edith L, Towers G Neil ( 1973) Phenylalanine ammonia lyase Phytochemistry 12 (5): 961–973.

Castillejo M, Amiour N, Dumas-Gaudot E, Rubiales D, Jorrín J (2004) A proteomic approach to studying plant response to crenate broomrape (Orobanche crenata) in pea (Pisum sativum). Phytochemistry 65,1817–1828.

Chandra S, Stennis M, Low P (1997) Measurement of Ca2+ fluxes during elicitation of the oxidative burst in aequorin-transformed tobacco cells. In: J Biol Chem, , vol. 272, p. 28274-28280.

Chinchilla D et al. (2007) A flagellin-induced complex of the receptor FLS2 and BAK1 initiates plant defence. Nature 448, 497–500.

Chisholm S, Coaker G, Day B & Staskawicz B Host (2006) Microbe interactions: shaping the evolution of the plant immune response. Cell 124, 803–814

Cipollini D, Purrington C and Bergelson J (2003) Costs of induced responses in plants. In: Basic Appl. Ecol., vol. 4, p. 79-89

Collins N et al. (2003) SNARE-protein-mediated disease resistance at the plant cell wall. Nature 425, 973–977

Conklin P, Last R. (1995) Differential accumulation of antioxidant mRNAs in Arabidopsis thaliana exposed to ozone. In: Plant Physiol, 1995, vol. 109, p. 203-212.

Cunnac S, Lindeberg M & Collmer A (2009) Pseudomonas syringae type III secretion system effectors: repertoires in search of functions. Curr. Opin. Microbiol. 12, 53–60

Dangl J & Jones, J D G (2001) Plant pathogens and integrated defence responses to infection. Nature 411, 826–833

Daudi A et al. (2012) The apoplastic oxidative burst peroxidase in Arabidopsis is a major component of pattern-triggered immunity. In: Plant Cell, 2012, vol. 24(1), p. 275-287.

de Zelicourt A, Letousey P, Thoiron S, Campion C, Simoneau P, Elmorjani K, Marion D, Simier P, Delavault P (2007) Ha-DEF1, a sunflower defensin, induces cell death in Orobanche parasitic plants. Planta 226:591–600

de Zelicourt A, Montiel G, Pouvreau JB, Thoiron S, Delgrange S, Simier P, Delavault P (2009) Susceptibility of Phelipanche and Orobanche species to AAL-toxin. Planta 230:1047–1055

Dean R et al. (2005) The genome sequence of the rice blast fungus Magnaporthe grisea. Nature 434, 980–986

Delavault P, de Zélicourt A, Letousey P, Thoiron S, (2006) Molecular analysis of sunflower resistance mechanisms to Orobanche cumana. COST 849 Meeting, Lisbon, Portugal.

DeLorenzo G, D’Ovidio R, Cervone F, (2001) The role of polygalacturonase-inhibiting proteins (PGIPs) in defence against pathogenic fungi. Ann. Rev. Phytopathology 39: 313-335

Desikan R, Neill S, Hancock J (2000) Hydrogen peroxide-induced gene expression in Arabidopsis thaliana. In: Free Radic Biol Med, vol. 28, p. 773-778.

Deslandes L et al. (2003) Physical interaction between RRS1-R, a protein conferring resistance to bacterial wilt, and PopP2, a type III effector targeted to the plant nucleus. Proc. Natl Acad. Sci. USA 100, 8024–8029

Despres C. et al. (2003) The Arabidopsis NPR1 disease resistance protein is a novel cofactor that confers redox regulation of DNA binding activity to the basic domain/leucine zipper transcription factor TGA1. In: Plant Cell, vol. 15, p. 2181-2191.

Devlin W, Gustine D (1992) Involvement of the oxidative burst in phytoalexin accumulation and the hypersensitive reaction. In: Plant Physiol, 1992, vol. 100, p. 1189-1195.

Dodds P and Rathjen J (2010) Plant immunity: towards an integrated view of plant–pathogen interactions, Nature reviews. Genetics, 2010, 11, 539-548.

Dodds P et al. (2006) Direct protein interaction underlies gene-for-gene specificity and coevolution of the flax resistance genes and flax rust avirulence genes. Proc. Natl Acad. Sci. USA 103, 8888–8893

Dominguez J (1996) R-41, a sunflower restorer inbred line, carrying two genes for resistance against a highly virulent Spanish population of Orobanche cernua. Plant Breed. 115:203–204.

Dominguez J (1999) Inheritance of the resistance to Orobanche cumana Wallr. In: Cubero J.I. (Eds), Resistance to broomrape: The state of the art. Congresos y Jornadas 51/99. Junta de Andalucia. Consejeria de Agricultura y Pesca, Seville, Spain. pp. 139-141.

Dong X. (2003) NPR1, all things considered. In: Curr Opin Plant Biol, vol. 7, p. 547-552.

Dorey S et al. (1997) Spatial and temporal induction of cell death, defense genes, and accumulation of salicylic acid in tobacco leaves reacting hypersensitively to a fungal glycoprotein. Mol. Plant Microbe Interact. 10, 646–655

Dörr I, Staack A, Kollmann R. (1994). Resistance of Helianthus to Orobanche—histological and cytological studies. In Pieterse AH, Verkleij JAC, ter Borg SJ (Eds.). Biology and management of Orobanche, Proceedings of the Third International Workshop on Orobanche and related Striga research Amsterdam Royal Tropical Institute pp. 276–289

Duca M., Levițchi A., Popescu V., Popa E. (2009) Aspecte genetico-moleculare ale rezistenței florii-soarelui la Orobanche cumana Wallr. În: Buletinul Academiei de Științe a Moldovei. Științele vieții. Nr. 2 (308), p. 49-57.

Dunford B (1993) Kinetics of peroxides reactions: horseradish, barley, Corpinus cinereus, lignin and manganese. In: Welinder K.G.et al. (eds) Plant peroxidases: biochemistry and physiology. University of Geneva, Geneva, , p. 113-124.

Durrant W, Dong X (2004) Systemic acquired resistance. In: Annu Rev Phytopathol, vol. 42, p. 185-209.

Durrant W., Dong X. (2004) Systemic acquired resistance. In: Annu Rev Phytopathol, vol. 42, p. 185-209.

Echevarrıa-Zomeno S, Perez-de-Luque A, Jorrın J, Maldonado AM (2006) Pre-haustorial resis tance to broomrape (Orobanche cumana) in sunflower (Helianthus annuus): cytochemical studies. J Exp Bot 57:4189–4200

Echevarrıa-Zomeno S, Perez-de-Luque A, Jorrın J, Maldonado AM (2006) Pre-haustorial resistance to broomrape (Orobanche cumana) in sunflower (Helianthus annuus): cytochemical studies. J Exp Bot 57:4189–4200

Ejeta G (2007) Breeding for Striga resistance in sorghum: exploitation of an intricate host-parasite biology. Crop Sci 47:S216–S227

Ernst WHO. (1986) Mineral nutrition of Nicotiana tabacum cv, Bursana during infection by Orobanche ramosa. In: ter Borg, S.J. (ed.) Proceedings, Workshop on biology and Control of Orobanche, Wageningen, 1986. LH/VPO, Wageningen, pp. 80-85

Esquerré-Tugayé M, Boudart G, Dumas B (2000) Cell-wall-degrading enzymes, inhibitory proteins, and oligosaccharides participate in the molecular dialogue between plants and pathogens. Plant Physiology and Biochemistry38,157–163.

Felix G & Boller T (2003) Molecular sensing of bacteria in plants. The highly conserved RNA-binding motif RNP-1 of bacterial cold shock proteins is recognized as an elicitor signal in tobacco. J. Biol. Chem. 278, 6201–6208.

Felix G, Duran J, Volko S & Boller T (1999) Plants have a sensitive perception system for the most conserved domain of bacterial flagellin. Plant J. 18, 265–276

Fernandez-Aparicio M, Perez-de-Luque A, Prats E, Rubiales D (2008) Variability of interactions between barrel medic (Medicago truncatula) genotypes and Orobanche species. Ann Appl Biol 153:117–126

Fernandez-Martınez JM, Domınguez J, Perez-Vich B, Velasco L (2009) Current research strategies for sunflower broomrape control in Spain. Helia 32:47–55

Fernandez-Martinez J, Melero-Vara J. Munoz-Ruz J Ruso and J Dominguez (2000). Selection of wild and cultivated sunflower for resistance to a new broomrape race that overcomes resistance of the Or5 gene. Crop Sci. 40:550–555.

Flor H (1956) Mutations in flax rust induced by ultraviolet radiation. Science 124, 888–889

Fobert P.R., Despres C. (2003) Redox control of systemic acquired resistance. In: Curr Opin Plant Biol, vol. 8, p. 378-382.

Frank M, Raupp and Otmar Spring (2013), New Sesquiterpene Lactones from Sunflower Root Exudate as Germination Stimulants for Orobanche cumana

Fritz R, Hodgins D, Abell C (1976) Phenylalanine ammonia-lyase. Induction and purification from yeast and clearance in mammals The Journal of Biological Chemistry 251 (15): 4646–50.

Gagne G, P Roeckel-Drevet, B Grezes-Besset, P Shindrova, P Ivanov, C Grand-Ravel, F Vear, D Tourvielle de Labrouhe, G Charmet, and P Nicolas (1998) Study of variability and evolution of Orobanche cumana populations infesting sunflower in different European countries. Theor. Appl. Genet. 96:1216–1222.

Gay N & Gangloff M (2007) Structure and function of Toll receptors and their ligands. Annu. Rev. Biochem. 76, 141–165

Gimenez-Ibanez S et al. (2009) AvrPtoB targets the LysM receptor kinase CERK1 to promote bacterial virulence on plants. Curr. Biol. 19, 423–429

Goff S et al. (2002) A draft sequence of the rice genome (Oryza sativa L. ssp. japonica). Science 296, 92–100

Goldwasser Y, Hershenhorn J, Plakhine D, Kleifeld Y and Rubin B (1999) Biochemical factors involved in vetch resistance to Orobanche aegyptiaca. Physiol. Mol. Plant Path. 54, 87-96.

Goldwasser Y, Kleifeld Y, Plakhine D, Rubin B. (1997). Variation in vetch (Vicia spp.) response to Orobanche aegyptiaca. Weed Science 45, 756–762

Goldwasser Y, Plakhine D, Yoder J (2009) Arabidopsis thaliana susceptibility to Orobanche spp, Weed Science

Gomez-Gomez L & Boller T (2002) Flagellin perception: a paradigm for innate immunity. Trends Plant Sci. 7, 251–256

Grant M. and Lamb C. (2006) Systemic immunity. In: Curr Opin in Plant Biol, vol. 9, p. 414-420.

Gurney A, Grimanelli D, Kanampiu F, Hoisington D, Scholes J, Press MC (2003) Novel sources of resistance to Striga hermonthica in Tripsacum dactyloides, a wild relative of maize. New Phytol 160:557–568

Haas B et al. (2009) Genome sequence and analysis of the Irish potato famine pathogen Phytophthora infestans. Nature 461, 393–398

Hahlbrock K, Grisebach H (1979) Enzymic Controls in the Biosynthesis of Lignin and Flavonoids".Annual Review of Plant Physiology 30 (1): 105–130

Hammond-Kosack KE and Jones J (1996) Resistance gene-dependent plant defense responses. The Plant Cell 8 1773–1791

Harloff H and Wegmann D (1993). Evidence for a manitol cycle in Orobanche ramose and O. crenata. J. Plant. Physiol. 141, 513-520.

Hatsugai N et al. (2009) A novel membrane fusion-mediated plant immunity against bacterial pathogens. Genes Dev. 23, 2496–2506

Heese A et al. (2007) The receptor-like kinase SERK3/BAK1 is a central regulator of innate immunity in plants. Proc. Natl Acad. Sci. USA 104, 12217–12222 This study identified of BAK1 as a central regulator of plant immunity.

Hiraoka Y, Sugimoto Y (2008) Molecular responses of sorghum to purple witchweed (Striga hermonthica) parasitism. Weed Sci 56:356–363

Hiraoka Y, Ueda H, Sugimoto Y (2009) Molecular responses of Lotus japonicus to parasitism by the compatible species Orobanche aegyptiaca and the incompatible species Striga hermonthica. J Exp Bot 60:641–650

Höniges A, Wegmann K, Ardelean A, (2008) Orobanche RESISTANCE IN SUNFLOWER, HELIA,31 , Nr. 49, p.p. 1-12,

Hu X, Bidney D, Yalpani N, Duvick J, Castra O, Folkerts O, Lu G (2003) Overexpression of a gene encoding hydrogen peroxidegenerating oxalate oxidase evokes defense responses in sun-X ower. Plant Physiol 133:170–181

Ish-Shalom-Gordon N, Jacobson R, and Cohen Y (1993) Inheritance of resistance to Orobanche cumana in sunflower. Phytopathology 83:1250–1252.

Jia Y, McAdams S, Bryan G, Hershey H & Valent B (2000) Direct interaction of resistance gene and avirulence gene products confers rice blast resistance. EMBO J. 19, 4004–4014

Jiang F, Jeschke WD, Hartung W (2004) Abscisic acid (ABA) flows from Hordeum vulgare to the hemiparasite Rhinanthus minor and the influence of infection on host and parasite abscisic acid relations. J Exp Bot 55:2323–2329

Joel and Losner-Ghosner D (1994) The attachment organ of the parasitic angiosperm Orobanche cumana and O. aegyptiaca and its development. Can. J. Bot. 72, 564-574.

Joel D (1988) Orobanche cumana, a new adventive weed in Israel. Phytoparasitica, 16, 375.

Joel D, Chaudhuri S, Plakhine D, Ziadna H, Steffens J (2011) Dehydrocostus lactone is exuded from sunflower roots and stimulates germination of the root parasite Orobanche cumana. Phytochemistry 72:624–634

Joel DM and Portnoy V (1998) The angiospermous root parasite Orobanche L. (Orobanchaceae) induces expression of a pathogenesis related (PR) gene in susceptible tobacco roots. Annals of Botany 81 779–781.

Jones J & Dangl J (2006) The plant immune system. Nature 444, 323–329

Kamoun S (2007) Groovy times: filamentous pathogen effectors revealed. Curr. Opin. Plant Biol. 10, 358–365

Kämper J et al. (2006) Insights from the genome of the biotrophic fungal plant pathogen Ustilago maydis. Nature 444, 97–101

Karban R and Baldwin I (1997) Induced responses to herbivory. Chicago: University of Chicago Press, 330 p.

Keller T et al., (1998) A plant homolog of the neutrophil NADPH oxidase gp91phox subunit gene encodes a plasma membrane protein with Ca2+ binding motifs. In: Plant Cell, vol. 10, p. 255-266.

Kemmerling B et al. (2007) The BRI1-associated kinase 1, BAK1, has a brassinolide-independent role in plant cell-death control. Curr. Biol. 17, 1116–1122

Kim M et al. (2005) Two Pseudomonas syringae type III effectors inhibit RIN4-regulated basal defense in Arabidopsis. Cell 121, 749–759

Klessig D et al. (2000) Nitric oxide and salicylic acid signaling in plant defense. In: Proc Natl Acad Sci USA, vol. 97, p. 8849-8855.

Koh S et al. (2005) Arabidopsis thaliana subcellular responses to compatible Erysiphe cichoracearum infections. In: Plant J., vol. 44, p. 516-529.

Kotchoni S, Gachomo E (2006) The reactive oxygen species network pathways: an essential prerequisite for perception of pathogen attack and the acquired disease resistance in plants. In: J Biosci, vol. 31, p. 389-404.

Krasileva K, Dahlbeck D & Staskawicz B (2010) Activation of an Arabidopsis resistance protein is specified by the in planta association of its leucine-rich repeat domain with the cognate oomycete effector. Plant Cell 22, 2444–2458

Krattinger S et al. (2009) A putative ABC transporter confers durable resistance to multiple fungal pathogens in wheat. Science 323, 1360–1363

KROSCHEL J (2001) A technical manual of parasitic weed Research and Extension. Kluwer Academic Publisher. Netherlands, 256 pp.

Kuijt J (1969) The biology of parasitic flowering plants. Berkeley: University of California Press.

Kunze G et al. (2004) The N terminus of bacterial elongation factor Tu elicits innate immunity in Arabidopsis plants. Plant Cell 16, 3496–3507

Kvitko B et al. (2009) Deletions in the repertoire of Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 type III secretion effector genes reveal functional overlap among effectors. PLoS Pathog. 5, e1000388 A clear, genetic demonstration that bacterial effectors work redundantly. This explains why individual deletions of effector genes often have minor phenotypes.

Labrousse P, (2002) Study of Orobanche cumana Wallr. (Orobanchaceae) resistance in several Helianthus (Asteraceae) genotypes. PhD thesis University of Nantes. France

Labrousse P, Arnaud M-C, Serieys H, Berville A, Thalouarn P (2001) Several mechanisms are involved in resistance of Helianthus to Orobanche cumana Wallr. Ann Bot 88:859–868

Lamb C, Dixon R (1997) The oxidative burst in plant disease resistance. In: Annu Rev Plant Phys, , vol. 48, p. 251-275.

Lay FT, Anderson MA (2005) Defensins–components of the innate immune system in plants. Curr Protein Pept Sci 6:85–101

Lehti-Shiu M, Zou C, Hanada K & Shiu S (2009) Evolutionary history and stress regulation of plant receptor-like kinase/pelle genes. Plant Physiol. 150, 12–26

Letousey P, de Zelicourt A, Vieira Dos Santos C, Thoiron S, Monteau F, Simier P, Thalouarn P, Delavault P (2007) Molecular analysis of resistance mechanisms to Orobanche cumana in sunflower. Plant Pathol 56:536–546

Letousey P, Dos Santos C, Labrousse P, Thalouarn P, Delavault P, (2004) Comparison of susceptible and resistant sunflowers to Orobanche cumana: physiological, molecular and genetic aspects. COST 849 Meeting. Bucharest, Romania.

Leubner-Metzger G, Meins Jr F (1999) Functions and regulation of plant β-1,3-glucanases (PR-2). In: Datta SK, Muthukrishnan S, eds. Pathogenesis-related proteins in plants. Boca Raton: CRC Press LLC, 49–76.

Levine A et al.(1994) H2O2 from the oxidative burst orchestrates the plant hypersensitive disease resistance response. In: Cell, vol. 79, p. 583-593.

Li J., Brader G., Palva E. (2004) The WRKY70 transcription factor: a node of convergence for jasmonate-mediated and salicylate-mediated signals in plant defense. In: Plant Cell, vol. 16, p. 319-331.

Liang H, Yao N, Song J, Luo S, Lu H, Greenberg JT (2003) Ceramides modulate programmed cell death in plants. Genes Dev 17:2636–2641

Lipka V et al. (2005) Pre- and postinvasion defenses both contribute to nonhost resistance in Arabidopsis. In: Science, vol. 310, p. 1180-1183.

Liu J et al. (2009) RIN4 functions with plasma membrane H + -ATPases to regulate stomatal apertures during pathogen attack. PLoS Biol. 7, e1000139

Lopez-Raez J, Charnikhova T, Gomez-Roldan V, Matusova R, Kohlen W, De Vos R, Verstappen F, Puech-Pages V, Becard G, Mulder P, Bouwmeester H (2008) Tomato strigolactones are derived from carotenoids and their biosynthesis is promoted by phosphate starvation. New Phytol 178:863–874

Losner-Goshen D, Portnoy V, Mayer A and Joel D (1998) Pectolytic activity by the haustorium of the parasite plant Orobanche L (Orobanchaceae) in host roots. Ann. Bot. 81, 319-326.

Lozano-Baena MD, Prats E, Moreno MT, Rubiales D, Perez-de-Luque A (2007) Medicago truncatula as a model for non-host resistance in legume-parasitic plant interactions. Plant Physiol 145:437–449

Lukasik E & Takken F (2009). STANDing strong, resistance proteins instigators of plant defence. Curr. Opin. Plant Biol. 12, 427–436

Lynn D, Chang M (1990) Phenolic signals in cohabitation: implications for plant development. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 41: 497-526.

Mackey D, Holt B , Wiig A & Dangl J (2002). RIN4 interacts with Pseudomonas syringae type III effector molecules and is required for RPM1-mediated resistance in Arabidopsis. Cell 108, 743–754

Mackey D, Belkhadir Y, Alonso J, Ecker J & Dangl J (2003) Arabidopsis RIN4 is a target of the type III virulence effector AvrRpt2 and modulates RPS2-mediated resistance. Cell 112, 379–389

Maekawa T, Kufer T & Schulze-Lefert P (2011) NLR functions in plant and animal immune systems: so far and yet so close. Nature Immunol. 12, 817–826

Marathe R & Dinesh-Kumar S (2003) Plant defense: one post, multiple guards?! Mol. Cell 11, 284–286.

Mayer AM (2006) Pathogenesis by fungi and by parasitic plants: similarities and differences. Phytoparasitica 34:3–16

Melero-Vara J, J Dominguez, and J Fernandez-Martinez (1989). Evaluation of different lines in a collection of sunflower parental lines for resistance to broomrape (Orobanche cernua) in Spain. Plant Breed. 102:322–326.

Melero-Vara JM, Domınguez J, Fernandez-Martınez JM (2000) Update on sunflower broomrape situation in Spain: racial status and sunflower breeding for resistance. Helia 23:45–56

Melotto M, Underwood W, Koczan J, Nomura K & He S (2006). The innate immune function of plant stomata against bacterial invasion. Cell 126, 969–980

Meyers B, Kozik A, Griego A, Kuang H & Michelmore R (2003) Genome-wide analysis of NBS-LRR-encoding genes in Arabidopsis. Plant Cell 15, 809–834

Miller G et al.(2009) The plant NADPH oxidase RBOHD mediates rapid systemic signaling in response to diverse stimuli. In: Sci Signal, vol. 2(84), p. ra45.

Mittler R (2002) Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance. In: Trends Plant Sci, vol. 7, p. 405-410.

Mittler R et al. (2011) ROS signaling: the new wave? In: Trends Plant Sci, vol. 16, p. 300-309.

Molau U (1995) Reproductive ecology and biology. In: Press MC, Graves D, eds. Parasitic plants. London: Chapman & Hall, 141–176

Molinero-Ruiz M, Melero-Vara J, Garcia-Ruiz R, Dominguez J (2006) Pathogenic diversitywithin field populations of Orobanche cumana and different reactions on sunflower genotypes.Weed Res 46:462–469

Molinero-Ruiz ML, Garcia-Ruiz R, Melero-Vara JM, Domınguez J (2009) Orobanche cumana race F: performance of resistant sunflower hybrids and aggressiveness of populations of the parasitic weed. Weed Res 49:469–478

Molinero-Ruiz ML, Perez-Vich B, Pineda-Martos R, Melero-Vara JM (2008) Indigenous highly virulent accessions of the sunflower root parasitic weed Orobanche cumana. Weed Res 48:169–178

Montesinos E (2000) Pathogenic plant-microbe interactions. What we know and how we benefit. In: Int. Microbiol., vol. 3, p. 69-70.

Moore J, Loake G and Spoel S (2011) Transcription Dynamics in Plant Immunity, The Plant cell, 23, 2809-2820.

Mor A, Mayer AM, Levine A (2008) Possible peroxidase functions in the interaction between the parasitic plant, Orobanche aegyptiaca, and its host, Arabidopsis thaliana. Weed Biol Manag 8:1–10

Mou Z, Fan W, Dong X. (2003) Inducers of plant systemic acquired resistance regulate NPR1 function through redox changes. In: Cell, vol. 113, p. 935-944.

Mukhtar M et al. (2011) Independently evolved virulence effectors converge onto hubs in a plant immune system network. Science 333, 596–601

Mur L, Kenton P, Atzorn R, Miersch O, Wasternack C (2006) The outcomes of concentration- specific interactions between salicylate and jasmonate signalling include synergy, antagonism, and oxidative stress leading to cell death. Plant Physiol 140:249–262

Musselman L, Dickison W (1975) The structure and development of the haustorium in parasitic Scrophulariaceae. Botanical Journal of the Linnaean Society 70: 183-212

O’Brien J A et al. (2012) Reactive oxygen species and their role in plant defence and cell wall metabolism. In: Planta, , vol. 236, p. 765-779.

O'Brien J.A. et al. (2012) A peroxidase-dependent apoplastic oxidative burst in cultured Arabidopsis cells functions in MAMP-elicited defense. In: Plant Physiol., vol. 158(4), p. 2013-2027.

Otte O, Barz W (2000) Characterization and oxidative in vitro cross-linking of an extensin-like protein and a proline-rich protein purified from chickpea cell walls. Phytochemistry 53, 1–5

Pacureanu M, Veronesi C, Raranciuc S and Stanciu D, (2004) Parasite-Host plant interaction of Orobanche cumana Wall. (Orobanche cernua Loefl.) with Helianthus annuus. In: Seiler, G.J. (Ed.), Proc. 16th Int. Sunflower Conf., Fargo, ND, August 29-September 2, Int. Sunflower Assoc., Paris. pp. 171-177.

Paniego N. et al. (2007) Sunflower. In: Genome Mapping and Molecular Breeding in Plants. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, vol. 2, p. 153-177.

Panstruga R & Dodds (2009) Terrific protein traffic: the mystery of effector protein delivery by filamentous plant pathogens. Science 324, 748–750

Parker C and Riches C (1993) Parasitic Weeds of the world: Biology and Control CAB Int., Wallingford, UK pp 120-131

Peng M, Kuc J (1992) Peroxidase-generated hydrogen peroxide as a source of antifungal activity in vitro and on tobacco leaf disks. In: Phytopathology, , vol. 82, p. 696-699.

Perez-de-Luque A, Gonzalez-Verdejo CI, Lozano MD, Dita MA, Cubero JI, Gonzalez-Melendi P, Risueno MC, Rubiales D (2006) Protein cross-linking, peroxidase and β -1, 3-endoglucanase involved in resistance of pea against Orobanche crenata. J Exp Bot 57:1461–1469

Perez-de-Luque A, Lozano MD, Rubiales D (2006) Resistencia post-haustorial a Orobanche crenata en garbanzo. In: De Los Mozos Pascual M, Gimenez Alvear MJ, Rodrıguez Conde MF, Sanchez Vioque R (eds) Nuevos retos y oportunidades de las leguminosas en el sector agroalimentario espanol. Consejerıa de Agricultura de Castilla-La Mancha, Toledo, Spain, pp 361–368

Perez-de-Luque A, Moreno MT, Rubiales D (2008) Host plant resistance against broomrapes (Orobanche spp.): defence reactions and mechanisms of resistance. Ann Appl Biol 152:131–141

Pérez-de-Luque A, Rubiales D, Galindo, JCG, Macias F, JorrÍn J, (2001) Allelopathy and allelochemicals within the plant-parasitic weed interaction. Studies with the sunflow- er-Orobanche cumana system. 7th International Parasitic Weed Symposium, Nantes,France, pp. 197-200.

Perez-Vich B, Akhtouch B, Knapp SJ, Leon AJ, Velasco L, Fernandez-Martınez JM, Berry ST (2004) Quantitative trait loci for broomrape (Orobanche cumana Wallr.) resistance in sun- flower. Theor Appl Genet 109:92–102

Perez-Vich B, Akhtouch B, Mateos A, Velasco L, Jan CC, Fernandez J, Domınguez J, ernandez-Martınez JM (2004b) Dominance relationships for genes conferring resistance to sunflower broomrape (Orobanche cumana Wallr.). Helia 27:183–192

Petersen M et al. (2003) Arabidopsis mapkinase4 negatively regulates systemic acquired resistance. In: Cell, vol. 103, p. 1111-1120.

Petrov D (1968) A new physiological race of broomrape (Orobanche cumana Wallr.) in Bulgaria. In: C. R. Acad. Sci. Agric. Bulg. vol. 1, p. 27-30.

Pitzschke A, Schikora A & Hirt H MAPK (2009).Cascade signalling networks in plant defence. Curr. Opin. Plant Biol. 12, 421–426

plant biology: host selection and nutrient transfer. Plant Biol 8:175–185 Thorogood CJ, Hiscock SJ (2010) Compatibility interactions at the cellular level provide the basis for host specificity in the parasitic plant Orobanche. New Phytol 186:572–575

Pritchard L & Birch P (2011) A systems biology perspective on plant–microbe interactions: biochemical and structural targets of pathogen effectors. Plant Sci. 180, 584–603

Pustovoit V (1966). Selection, seed culture, and some agrotechnical problems of sunflower. Translated from the Russian in 1976 by Indian National Scientific Documentation Centre (INSDOC), Delhi, India.

Qiu X et al. (2012) Endogenous hydrogen peroxide is a key factor in the yeast extract-induced activation of biphenyl biosynthesis in cell cultures of Sorbus aucuparia. In: Planta vol. 235 p 217-223.

Radwan O, Gandhi S, Heesacker A et al (2008) Genetic diversity and genomic distribution of homologs encoding NBS-LRR disease resistance proteins in sunflower. Mol Genet Genom 280:111–125

Ranieri A et al. (2003) Early production and scavenging of hydrogen peroxide in the apoplast of sunflower plants exposed to ozone. In: J Exp Bot, 2003, vol. 54, p. 2529-2540.

Riches C, Parker C (1995) Parasitic plants as weeds. In: Press MC, Graves D, eds. Parasitic plants. London: Chapman & Hall, 226–255

Riopel J, Timko M (1995) Haustorial initiation and differentiation. In: Press MC, Graves JD, eds. Parasitic plants. London: Chapman & Hall, 39-79.

Robert S, Simier P, and Fer A (1999). Purification and characterization of mannose-6-phosphate reductase, a potential target for the control of Striga hermonthica and Orobanche ramosa. Aust. J. Plant Physiol. 26, 233-237

Rodrıguez-Ojeda MI, Fernandez-Escobar J, Alonso LC (2001) Sunflower inbred line (KI-374) carrying two recessive genes for resistance against a highly virulent Spanish population of Orobanche cernua Loefl./O. cumana Wallr. race “F”. In: Fer A, Thalouarn P, Joel D, Musselman LJ, Parker C, Verkleij JAC (eds) Proceedings of the 7th international parasitic weed symposium. University of Nantes, France, pp 208–211

Rosebrock T et al. (2007) A bacterial E3 ubiquitin ligase targets a host protein kinase to disrupt plant immunity. Nature 448, 370–374

Ruso J, S Sukno, J Dominguez, J Melero-Vara, and J Fernandez-Martinez (1996) Screening of wild Helianthus species and derived lines for resistance to several populations of Orobanche cernua. Plant Dis. 80:1165–1169.

Ryals J et al. (1996) Systemic acquired resistance. In: Plant Cell, vol. 8, p. 1809-1819.

Ryu H, Han M, Lee S, Cho J, Ryoo N, Heu S, Lee Y, Bhoo S, Wang G, Hahn T, Jeon JS (2006) A comprehensive expression analysis of the WRKY gene superfamily in rice plants during defence response. Plant Cell Rep 25:836–847

Saaverdra del Rio R, J Fernandez-Martinez, and J Melero-Vara. (1994). Virulence of populations of Orobanche cernua Loefl. attacking sunflower in Spain. p. 139–141. In A.H.

Schaffer A, Jacobsohn R, Joel D, Ellias E and Fogelman M (1991). Effect of broomrape (Orobanche spp.) infection on sugar content of carrot root. HortScience, 26, 892-893.

Scheel D (1998) Resistance response physiology and signal transduction. In: Curr Opin Plant Biol, , vol. 1, p. 305-310.

Scholes JD, Press MC (2008) Striga infestation of cereal crops – an unsolved problem in resource limited agriculture. Curr Opin Plant Biol 11:180–186

Schulze B et al. (2010) Rapid heteromerization and phosphorylation of ligand-activated plant transmembrane receptors and their associated kinase BAK1. J. Biol. Chem. 285, 9444–9451

Serghini K, Pérez-de-Luque A, Castejon-Munoz M, Garcia Torres L, JorrÍin J, (2001) Sunflower (Helianthus annuus L.) response to broomrape (Orobanche cernua Loefl.) parasitism: Induced synthesis and excretion of 7-hydroxylated simple coumarin. J. of Exp. Bot. 52: 2227-2234.

Shan L et al. (2008) Bacterial effectors target the common signaling partner BAK1 to disrupt multiple MAMP receptor-signaling complexes and impede plant immunity. Cell Host Microbe 4, 17–27

Sharma Y, Davis K (1997) The effects of ozone on antioxidant responses in plants. In: Free Radic Biol Med, 1997, vol. 23, p. 480-488.

Shen H, Ye W, Hong L, Huang H, Wang Z, Deng X, Yang Q, Xu Z (2006) Progress in parasitic

Shen Q et al. (2007) Nuclear activity of MLA immune receptors links isolate-specific and basal disease-resistance responses. Science 315, 1098–1103

Shergini K, Perez de Luque A, Castejon Munoz M, Garcıa-Torres L, Jorrın JV (2001) Sunflower (Helianthus annuus L.) response to broomrape (Orobanche cernua Loefl.) parasitism: induced synthesis and excretion of 7-hydroxylated simple coumarins. J Exp Bot 52:2227–2234

Shomer-Ilan A (1993) Germinating seeds of the root parasite Orobanche aegyptiaca Pers.excretes enzymes with carbohydrase activity. Symbiosis, 15, 61-70.

Simier P, Veronesi C, Bonnin E, Benharrat H, Fer A, Thalouarn P, (2004) Aggressiveness and pectinolytic activities within populations of Orobanche cumana Wallr., a root parasite of sunflower. COST 849 Meeting, Cordoba, Spain.

Simon-Plas F, Elmayan T, Blein J (2002) The plasma membrane oxidase NtrbohD is responsible for AOS production in elicited tobacco cells. In: Plant J, vol. 31, p. 137-148

Skoric D (1988) Sunflower breeding. Uljarstvo 25 (1):1-90.

Somssich I (2003) Closing another gap in the plant SAR puzzle. In: Cell, vol. 113, p. 815-816.

Sperling P, Heinz E (2003) Plant sphingolipids: structural diversity,biosynthesis, W rst genes and functions. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids 1632:1–15

Spoel S and Dong X (2012) How do plants achieve immunity? Defence without specialized immune cells, Nature Reviews. Immunology, 12, 89-100

Stein M et al. (2006) Arabidopsis PEN3/PDR8, an ATP binding cassette transporter, contributes to nonhost resistance to inappropriate pathogens that enter by direct penetration. Plant Cell 18, 731–746

Stewart G and Press M (1990) The physiology and biochemistry of parasitic angiosperms. Ann. Rev. Plant Phys. Plant Mol. Biol. 41, 127-151.

Sticher L (1996) Mauch-Mani B. and Metraux J.P. Systemic acquired resistance. In: Annu. Rev. Phytopathol, vol. 35, p. 235-270.

Sticher L., Mauch-Mani B. and Metraux (1997) J.P. Systemic acquired resistance. In: Annu. Rev. Phytopathol., vol. 35, p. 235-270.

Sukno S, C Jan, J Melero-Vara, and J Fernandez-Martinez (1998). Reproductive behavior and broomrape resistance in interspecific hybrids of sunflower. Plant Breed. 117:279–285.

Suzuki N et al. (2011) Respiratory burst oxidases: the engines of ROS signaling. In: Curr Opin Plant Biol, vol. 14, p. 691-699.

Swarbrick PJ, Huang K, Liu G, Slate J, Press MC, Scholes JD (2008) Global patterns of gene expression in rice cultivars undergoing a susceptible or resistant interaction with the parasitic plant Striga hermonthica. New Phytol 179:515–529

Takken F, Albrecht M & Tameling W (2006) Resistance proteins: molecular switches of plant defence. Curr. Opin. Plant Biol. 9, 383–390

Tanaka Y, Matsuoka M, Yamanoto N, Ohashi Y, Kano-Murakami Y, Ozeki Y (1989). Structure and characterization of a cDNA clone for phenylalanine ammonia-lyase from cut-injured roots of sweet potato.. Plant physiology 90 (4): 1403–7.

Tang M, Smith C (2001) Elicitor induced defence responses in Medicago sativa. In: New Phytol, vol. 149, p. 401-418.

Tang S, Heesacher A, Kishore VK, Fernandez A, Sadik ES, Cole G, Knapp SJ (2003) Genetic mapping of the Or5 gene for resistance to Orobanche race E in sunflower. Crop Sci 43:1021–1028

Tao Y et al. (2003) Quantitative nature of Arabi dopsis responses during compatible and incompatible interactions with the bacterial pathogen Pseudomonas syringae. Plant Cell 15, 317–330.

Tao Y et al. (2003) Quantitative nature of Arabidopsis responses during compatible and ncompatible interactions with the bacterial pathogen Pseudomonas syringae. Plant Cell 15, 317–330

Thilmony R, Underwood W & He S (2006) Genome-wide transcriptional analysis of the Arabidopsis thaliana interaction with the plant pathogen Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 and the human pathogen Escherichia coli O157:H7. Plant J. 46, 34–53

Thomma BPHJ, Cammue BPA, Thevissen K (2002) Plant defensins. Planta 216:193–202

Thordal-Christensen H et al. (1997) Subcellular localization of H2O2 in plants. H2O2 accumulation in papillae and hypersensitive response during the barley-powdery mildew interaction. In: Plant J, , vol. 11, p. 1187-1194.

Thorogood C & Hiscock S (2010) Specific developmental pathways underlie host specificity in the parasitic plant Orobanche. Plant Signaling & Behavior, 5(3), 275–277

Torres M (2010) ROS in biotic interactions. In: Physiologia Plantarum, vol. 138, p. 414-429.

Torres M, Dangl J, Jones JDG (2002) Arabidopsis gp91phox homologues AtrbohD and AtrbohF are required for accumulation of reactive oxygen intermediates in the plant defense response. In: Proc Natl Acad Sci USA, , vol. 99, p. 517-522.

Torres M, Dangl J. (2005) Functions of the respiratory burst oxidase in biotic interactions, abiotic stress and development. In: Curr Opin Plant Biol, vol. 8, p. 397-403.

Torres M, Jones J & Dangl J (2005) Pathogen-induced, NADPH oxidase- derived reactive oxygen intermediates suppress spread of cell death in Arabidopsis thaliana. Nature Genet. 37, 1130–1134

Truman W, de Zabala M & Grant M (2006). Type III effectors orchestrate a complex interplay between transcriptional networks to modify basal defence responses during pathogenesis and resistance. Plant J. 46, 14–33

Tsuda K, Sato M, Stoddard T, Glazebrook J & Katagiri F (2009) Network properties of robust immunity in plants. PLoS Genet. 5, e1000772. A network approach to plant immunity shows complex interactions between defence hormone signalling pathways acting in both PTI and ETI.

van der Plank J (1968) Disease resistance in plants. Academic Press, 206 p.

van Loon L.C. (1985) Pathogenesis-related proteins. In: Plant. Mol. Biol., vol. 4, p. 111-116.

van Loon L.C., Rep M. and Pieterse C.M. (2006) Significance of inducible defense-related proteins in infected plants. In: Annu. Rev. Phytopathol., vol. 44, p. 135-162.

Velasco L, Perez-Vich B, Jan C. and Fernandez-Martinez J, (2006). Inheritance of resistance to broomrape (Orobanche cumana Wallr.) race F in a sunflower line carrying resistance genes from wild sunflower species. Plant Breed. 126: 67-71

Vieira Dos Santos C, Delavault P, Letousey P, Thalouarn P (2003) Identification by suppression subtractive hybridization and expression analysis of Arabidopsis thaliana putative defence genes during Orobanche ramosa infection. Physiological and Molecular Plant Pathology 62 297–303.

Vieira Dos Santos C, Letousey P, Delavault P, Thalouarn P (2003) Defence gene expression analysis of Arabidopsis thaliana parasitized by Orobanche ramosa. Phytopathology 93:451–457

Viranyi F & Spring O (2011) Advances in sunflower downy mildew research. In: Eur. J. Plant Pathol., , vol. 129, p. 207-220.

Vranceanu A, V Tudor, F Stoenescu, and N Pirvu (1980) Virulence groups of Orobanche cumana Wallr., different hosts and resistance sources and genes in sunflower. p. 74–82. In Proc. 9th Int. Sunflower Conf., Torremolinos, Spain. 8–9 June 1980. Int. Sunflower Assoc., Paris.

Vrânceanu A (2000) Floarea-soarelui hibridă. București: Ceres 520 p.

Wang G et al. (2008) A genome-wide functional investigation into the roles of receptor-like proteins in Arabidopsis. Plant Physiol. 147, 503–517

Wang G et al. (2008) A genome-wide functional investigation into the roles of receptor-like proteins in Arabidopsis. Plant Physiol. 147, 503–517

Wang W, Wen Y, Berkey R & Xiao S (2009) Specific targeting of the Arabidopsis resistance protein RPW8.2 to the interfacial membrane encasing the fungal Haustorium renders broad-spectrum resistance to powdery mildew. Plant Cell 21, 2898–2913

Wegmann K, von Elert E, Harloff H, Stadler M, (1991) Tolerance and resistance to Orobanche. In: K. Wegmann and L.J. Musselman (eds.) Progress in Orobanche Research pp. 318-321.

Wegmann K, von Elert E, Harloff H, Stadler M, (1991) Tolerance and resistance to Orobanche. In: K. Wegmann and L.J. Musselman (eds.) Progress in Orobanche Research pp. 318-321.

Wegmann K, von Elert E, Harloff H, Stadler M. (1991). Tolerance and resistance to Orobanche. In: Wegmann K, Musselman L, eds. Progress in Orobanche research. Proceedings of the International Workshop on Orobanche Research. Tubingen: Eberhard-Karls-Universitat, 318–321

Westwood J. (2000) Characterization of the Orobanche-Arabidopsis system for studying parasite-host interactions. Weed Sci 48:742–748

Westwood J (2000) Characterization of the Orobanche–Arabidopsis system for studying parasite–host interactions. Weed Science 48 742–748.

Westwood J, dePamphilis C, Das M, Fernández-Aparicio M, Honaas L, Timko M, Wafula E, Wickett N, Yoder J (2012) The Parasitic Plant Genome Project: New Tools for Understanding the Biology of Orobanche and Striga, Source: Weed Science, 60(2):295-306.

Westwood JH, Yu X, Foy CL, Cramer CL (1998) Expression of a defense-related 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase gene in response to parasitization by Orobanche spp. Mol Plant Microbe Interact 11:530–536

Wickett, Norman J. et al. (2011) Transcriptomes of the Parasitic Plant Family Orobanchaceae Reveal Surprising Conservation of Chlorophyll Synthesis, Current Biology, Volume 21 , Issue 24 , 2098 – 2104

Wirthmueller L, Zhang Y, Jones J & Parker J (2007) Nuclear accumulation of the Arabidopsis immune receptor RPS4 is necessary for triggering EDS1-dependent defense. Curr. Biol. 17, 2023–2029 The key paper underlying the hypothesis that an active fraction of plant NB-LRR proteins resides in the plant cell nucleus.

Wojtaszek P (1997) Oxidative burst: an early plant response to pathogen infection. In: Biochem J, 1997, vol. 322, p. 681-692.

Xiang T et al. (2008) Pseudomonas syringae effector AvrPto blocks innate immunity by targeting receptor kinases. Curr. Biol. 18, 74–80

Xing W et al. (2007) The structural basis for activation of plant immunity by bacterial effector protein AvrPto. Nature 449, 243–247

Yang Y, Qi M, Mei C (2004) Endogenous salicylic acid protects rice plants from oxidative damage caused by aging as well as biotic and abiotic stress. In: Plant J, vol. 40, p. 909-919.

Zhao Y et al. (2003) Virulence systems of Pseudomonas syringae pv. tomato promote bacterial speck disease in tomato by targeting the jasmonate signaling pathway. Plant J. 36, 485–499

Zhou J & Chai J (2008) Plant pathogenic bacterial type III effectors subdue host responses. Curr. Opin. Microbiol. 11, 179–185

Zipfel C (2008) Pattern-recognition receptors in plant innate immunity. Curr. Opin. Immunol. 20, 10–16

Zipfel C et al. (2004) Bacterial disease resistance in Arabidopsis through flagellin perception. Nature 428, 764–767.

Zipfel C et al. (2006) Perception of the bacterial PAMP EF-Tu by the receptor EFR restricts Agrobacterium-mediated transformation. Cell 125, 749–760.

Lista publicațiilor științifice ce țin de rezultatele obținute în cadrul proiectului cu referință la contractul dat

Bibliografie

Alvarez I, Wendel JF (2003) Ribosomal ITS sequences and plant phylogenetic inference. Mol Phylogenet Evol 29:417–434

Acquisti C, Elser JJ, Kumar S (2009a) Ecological nitrogen limitation shapes the DNA composition of plant genomes. Mol Biol Evol 26:953–956

Acquisti C, Kumar S, Elser JJ (2009b) Signatures of nitrogen limitation in the elemental composition of the proteins involved in the metabolic apparatus. Proc R Soc B 276:2605–2610

Adams KL, Clements MJ, Vaughn JC (1998) The Peperomia mitochondrial coxI group I intron: timing of horizontal transfer and subsequent evolution of the intron. J Mol Evol 46:689–696

Akiyama, K. et al. (2005) Plant sesquiterpenes induce hyphal branching in arbuscular mycorrhizal fungi. Nature435, 824–827

Albach DC, Li H-Q, Zhao N, Jensen SR (2007) Molecular systematics and phytochemistry of Rehmannia (Scrophulariaceae). Biochem Syst Ecol 35:293–300

Albach DC, Yan K, Jensen SR, Li H-Q (2009) Phylogenetic placement ofTriaenophora(formerly Scrophulariaceae) with some implications for the phylogeny of Lamiales. Taxon 58:749–756

Albrecht, H. et al.(1999) Flavonoids promote haustoria formation in the root parasite Triphysaria versicolor. Plant Physiol.119, 585–591

Alkatib S, Fleischmann TT, Scharff LB, Bock R (2012) Evolutionary constraints on the plastid tRNA set decoding methionine and isoleucine. Nucleic Acids Res 40:6713–6724

Aly R, Cholakh H, Joel DM, Leibman D, Steinitz B, Zelcer A, Naglis A, Yarden O, Gal-On A (2009) Gene silencing of mannose 6-phosphate reductase in the parasitic weed Orobanche aegyptiacathrough the production of homologous dsRNA sequences in the host plant. Plant Biotechnol J 7:487–498

Aly R, Hamamouch N, Abu-Nassar J, Wolf S, Joel DM, Eizenberg H, Kaisler E, Cramer C, Gal-On A, Westwood JH (2011) Movement of protein and macromolecules between host plants and the parasitic weedPhelipanche aegyptiacaPers. Plant Cell Rep 30:2233–2241

Angiosperm Phylogeny Group (2009) An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG III. Bot J Linn Soc 161:105–121

Arite, T.et al. (2009) d14, a strigolactone-insensitive mutant of rice, shows an accelerated outgrowth of tillers. Plant Cell Physiol.50, 1416–1424

Atsatt PR (1973) Parasitic flowering plants: how did they evolve? Am Nat 107:502–510

Bandaranayake PCG, Filappova T, Tomilov AA, Tomilova NB, Jamison-Mc Clung D, Ngo Q, Inoue K, Yoder JI (2010) A single-electron reducing quinone oxidoreductase Is necessary to induce haustorium development in the root parasitic plant Triphysaria. Plant Cell 22:1404–1419

Barker WR, Kiehn M, Vitek E (1988) Chromosome numbers in Australian Euphrasia (Scrophulariaceae). Plant Syst Evol 158:161–164

Barkman TJ, McNeal JR, Lim SH, Coat G, Croom HB, Young ND, dePamphilis CW (2007) Mitochondrial DNA suggests at least 11 origins of parasitism in angiosperms and reveals genomic chimerism in parasitic plants. BMC Evol Biol 7:248. doi:10.1186/1471-2148-7-248

Beck-Mannagetta G (1890) Monographie der GattungOrobanche. Theodor Fischer, Cassel

Beck-Mannagetta G (1891) Orobanchaceae. In: Engler A, Prantl K (eds) Die naturlichen Pflanzenfamilien nebst ihren Gattungen und wichtigeren Arten, insbesondere den Nutzpflanzen. Wilhelm Engelmann, Leipzig, pp 123–132

Beck-Mannagetta G (1930) Orobanchaceae. In: Engler A (ed) Das Pflanzenreich. Regnivegetabilis conspectus, 4, vol 261. Wilhelm Engelmann, Leipzig, pp 1–348

Bellini R (1907) Criteri per una nuova classificazione della Personatae (Scrophulariaceae et Rhinantaceae [sic]). Ann Bot 6:131–145

Bennett J, Mathews S (2006) Phylogeny of the parasitic plant family Orobanchaceae inferred from phytochrome A. Am J Bot 93:1039–1051

Bent, A.F. and Mackey, D. (2007) Elicitors, effectors, and R genes: the new paradigm and a lifetime supply of questions. Annu. Rev. Phytopathol. 45, 399–436

Bentham G (1876) Ordo CXV. Scrophularineae. Ordo CXVI. Orobanchaceae. In: Bentham G, Hooker JD (eds) Genera plantarum, vol 2. Reeve, London, pp 913–980, 980–986

Berg S, Krause K, Krupinska K (2004) TherbcLgenes of twoCuscutaspecies,C. gronoviiand C. subinclusa, are transcribed by the nuclear-encoded plastid RNA polymerase (NEP). Planta 219:541–546

Bergthorsson U, Richardson AO, Young GJ, Goertzen LR, Palmer JD (2004) Massive horizontal transfer of mitochondrial genes from diverse land plant donors to the basal angiosperm Amborella. Proc Natl Acad Sci USA 101:17747–17752

Bock R (2010) The give-and-take of DNA: horizontal gene transfer in plants. Trends Plant Sci15:11–22

Boeshore I (1920) The morphological continuity of Scrophulariaceae and Orobanchaceae. Contrib Bot Lab Univ Pennsylv 5:139–177

Bolliger M (1996) Monographie der Gattung Odontites (Scrophulariaceae) sowie der verwandten GattungenMacrosyringion, Odontitella, Bornmuellerantha und Bartsiella. Willdenowia 26:37–168

Botanga CJ, Kling JG, Berner DK, Timko MP (2002) Genetic variability ofStriga asiatica(L.) Kuntz based on AFLP analysis and host-parasite interaction. Euphytica 128:375–388

Botanga CJ, Timko MP (2006) Phenetic relationships among different races ofStriga gesnerioides (Willd.) Vatke from West Africa. Genome 49:1351–1365

Botanga, C.J. and Timko, M.P. (2005) Genetic structure and analysis of host and non-host interactions of Striga gesnerioides (Willd) Vatke (‘‘Witchweed’’) from central Florida, USA. Phytopathology 95, 1166–1173

Boudreau E, Turmel M, Goldschmidt-Clermont M, Rochaix J-D, Sivan S, Michaels A, Leu S (1997) A large open reading frame (orf1995) in the chloroplast DNA of Chlamydomonas

Bradow, J.et al.(1990) Germination stimulation in wild oats (Avena fatua L.) by synthetic strigol analogs and gibberellic acid. J. Plant Growth Regul.9, 35–41

Bradow, J.M.et al.(1988) Comparison of the seed germination effects of synthetic analogs of strigol, gibberellic acid, cytokinins, and other plant growth regulators. J. Plant Growth Regul.7, 227–239

Braukmann T, Stefanovic´ S (2012) Plastid genome evolution in mycoheterotrophic Ericaceae. Plant Mol Biol 79:5–20

Bremer B, Bremer K, Heidari N, Erixon P, Olmstead RG, Anderberg AA, Ka¨llersjo ¨ M, Barkhordarian E (2002) Phylogenetics of asteroids based on 3 coding and 3 non-coding chloroplast DNA markers and the utility of non-coding DNA at higher taxonomic levels. Mol Phylogenet Evol 24:274–301

Cho KY, Palmer JD (1999) Multiple acquisitions via horizontal transfer of a group I intron in the mitochondrialcox1gene during evolution of the Araceae family. Mol Biol Evol 16:1155–1165

Colwell AE (1994) Genome evolution in a non-photosynthetic plant,Conopholis americana. Ph. D. Thesis, Washington University. Division of Biology and Biomedical Sciences, St. Louis, WA, USA

Cummings MP, Welschmeyer NA (1998) Pigment composition of putatively achlorophyllous angiosperms. Plant Syst Evol 210:105–111

Cusimano N, Zhang L-B, Renner SS (2008) Reevaluation of the cox1 group I intron in Araceae and angiosperms indicates a history dominated by loss rather than horizontal transfer. Mol Biol Evol 25:265–276

Davis CC, Anderson WR, Wurdack KJ (2005) Gene transfer from a parasitic flowering plant to a fern. Proc R Soc B 272:2237–2242

Davis CC, Wurdack KJ (2004) Host-to-parasite gene transfer in flowering plants: phylogenetic evidence from Malpighiales. Science 305:676–678

Daws, M.et al.(2007) Butenolide from plant-derived smoke enhances germination and seedling growth of arable weed species. Plant Growth Regul.51, 73–82

Daws, M.I.et al.(2008) Butenolide from plant-derived smoke functions as a strigolactone analogue: evidence from parasitic weed seed germination. So. African J. Bot.74, 116–120

de Meeus, T. et al. (1998) Santa Rosalia revisited: or why are there so many kinds of parasites in ‘the garden of earthly delights’? Parasitol. Today14, 10–13.

Delannoy E, Fujii S, des Francs CC, Brundrett M, Small I (2011) Rampant gene loss in the underground orchid Rhizanthella gardnerihighlights evolutionary constraints on plastid genomes. Mol Biol Evol 28:2077–2086

Delavault PM, Russo NM, Lusson NA, Thalouarn P (1996) Organization of the reduced plastid genome of Lathraea clandestina, an achlorophyllous parasitic plant. Physiol Plant 96:674–682

Delavault PM, Sakanyan V, Thalouarn P (1995) Divergent evolution of two plastid genes, rbcL and atpB, in a non-photosynthetic parasitic plant. Plant Mol Biol 29:1071–1079

Delavault PM, Thalouarn P (2002) The obligate root parasiteOrobanche cumanaexhibits several rbcLsequences. Gene 297:85–92

Demissew S (2004) Cyclocheilaceae. In: Kadereit JW (ed) Flowering plants, dicotyledons, Lamiales (except Acanthaceae including Avicenniaceae), vol 7, The families and genera of vascular plants. Springer, Berlin, pp 60–62

dePamphilis CW (1995) Genes and genomes. In: Press MC, Graves JD (eds) Parasitic plants. Chapman & Hall, London, pp 177–205

dePamphilis CW, Palmer JD (1990) Loss of photosynthetic and chlororespiratory genes from the plastid genome of a parasitic flowering plant. Nature 348:337–339

dePamphilis CW, Young ND, Wolfe AD (1997) Evolution of plastid gene rps2 in a lineage of hemiparasitic and holoparasitic plants: many losses of photosynthesis and complex patterns of rate variation. Proc Natl Acad Sci USA 94:7367–7372

Domina G, Colombo P (2005) Seed micromorphology and its variation in SicilianOrobanche (Magnoliopsida). Flora Mediterr 15:99–107

Dong LN, Wang H, Wortley AH, Lu L, Li DZ (2013) Phylogenetic relationships in the Pterygiella complex (Orobanchaceae) inferred from molecular and morphological evidence. Bot J Linn Soc 171:491–507

Dong LN, Wortley AH, Wang H, Li DZ, Lu L (2011) Efficiency of DNA barcodes for species delimitation: a case in Pterygiella Oliv. (Orobanchaceae). J Syst Evol 49:189–202

Downie SR, Palmer JD (1992) Restriction site mapping of the chloroplast DNA inverted repeat – a molecular phylogeny of the Asteridae. Ann Mo Bot Gard 79:266–283

Drescher A, Ruf S, Calsa T, Carrer H, Bock R (2000) The two largest chloroplast genome-encoded open reading frames of higher plants are essential genes. Plant J 22:97–104

Duff RJ, Nickrent DL (1997) Characterization of mitochondrial small-subunit ribosomal RNAs from holoparasitic plants. J Mol Evol 45:631–639

Dun, E.A. et al.(2009) Strigolactones: discovery of the elusive shoot branching hormone. Trends Plant Sci.14, 364–372

Ems SC, Morden CW, Dixon CK, Wolfe KH, dePamphilis CW, Palmer JD (1995) Transcription, splicing and editing of plastid RNAs in the nonphotosynthetic plantEpifagus virginiana. Plant Mol Biol 29:721–733

Ernst WR (1972) Floral morphology and systematics of Lamourouxia (Scrophulariaceae: Rhinanthoideae). Smithsonian Contrib Bot 6:1–63

Estep MC, Gowda BS, Huang K, Timko MP, Bennetzen JL (2012) Genomic characterization for parasitic weeds of the genusStrigaby sample sequence analysis. Plant Genome 5:30–41

Fedorov AA (ed) (1969) Khromosomnye chisla tsetkovykh rasteny (Chromosome numbers of flowering plants). Izdatelstvo Nauka, Leningrad

Fernandez-Aparicio, M.et al.(2008) Stimulation of seed germination of Orobanche species by ophiobolin A and fusicoccin derivatives. J. Agric. Food Chem.56, 8343–8347

Filipowicz N, Renner SS (2010) The worldwide holoparasitic Apodanthaceae confidently placed in the Cucurbitales by nuclear and mitochondrial gene trees. BMC Evol Biol 10:219. doi:10.1186/1471-2148-10-219

Fischer E (2004) Scrophulariaceae. In: Kadereit JW (ed) Flowering plants, dicotyledons, Lamiales (except Acanthaceae including Avicenniaceae), vol 7, The families and genera of vascular plants. Springer, Berlin, pp 333–432

Fischer E, Schaferhoff B, Muller KF (2012) The new monotypic genus Bardotia (Orobanchaceae) from Madagascar and remarks on the phylogenetic relationships of the African and Madagascan generaParastriga, Radamaea, Rhamphicarpaand Sieversandreas. Phytotaxa 46:19–33

Flagel LE, Wendel JF (2009) Gene duplication and evolutionary novelty in plants. New Phytol 183:557–564

Floyd SK, Bowman JL (2007) The ancestral developmental tool kit of land plants. Int J Plant Sci 168:1–35

Funk H, Berg S, Krupinska K, Maier U, Krause K (2007) Complete DNA sequences of the plastid genomes of two parasitic flowering plant species,Cuscuta reflexaandCuscuta gronovii. BMC Plant Biol 7:45

Geurts R, Fedorova E, Bisseling T (2005) Nod factor signaling genes and their function in the early stages of Rhizobium infection. Curr Opin Plant Biol 8:346–352

Gilli A (1968) Necranthus: a new genus of Orobanchaceae from Turkey. Notes R Bot Gard Edinb 28:297–298

Gomez-Roldan, V. et al. (2008) Strigolactone inhibition of shoot branching. Nature455, 189–194

Gurney, A.L.et al. (2006) A novel form of resistance in rice to the angiosperm parasite Striga hermonthica. New Phytol. 169, 199–208

Gussarova G, Popp M, Vitek E, Brochmann C (2008) Molecular phylogeny and biogeography of the bipolar Euphrasia(Orobanchaceae): recent radiations in an old genus. Mol Phylogenet Evol 48:444–460

Hallier H (1903) Ueber die Abgrenzung und Verwandtschaft der einzelnen Sippen bei den Scrophularineen. Bull l’Herbier Boissier II 3:181–207

Hanson L, Leitch IJ, Bennett MD (2002) Unpublished data from the Jodrell Laboratory, Royal Botanic Gardens, Kew. Accessed via the Kew C-Value Database at data.kew.org/cvalues/ in August 2012

Hanson L, McMahon KA, Johnson MAT, Bennett MD (2001) First nuclear DNA C-values for another 25 angiosperm families. Ann Bot 88:851–858

Harley RM (2004) Nesogenaceae. In: Kadereit JW (ed) Flowering plants, dicotyledons, Lamiales (except Acanthaceae including Avicenniaceae), vol 7, The families and genera of vascular plants. Springer, Berlin, pp 293–295

Harrison, M.J. (2005) Signaling in the arbuscular mycorrhizal symbiosis. Annu. Rev. Microbiol. 59, 19–42

He F, Zhang X, Hu J-Y, Turck F, Dong X, Goebel U, Borevitz JO, de Meaux J (2012) Widespread interspecific divergence in cis-regulation of transposable elements in the Arabidopsis genus. Mol Biol Evol 29:1081–1091

Hegarty MJ, Hiscock SJ (2008) Genomic clues to the evolutionary success of polyploid plants. Curr Biol 18:R435–R444

Heide-Jørgensen HS (2008) Parasitic flowering plants. Brill, Leiden Hjertson ML (1995) Taxonomy, phylogeny and biogeography of Lindenbergia (Scrophulariaceae). Bot J Linn Soc 119:265–321

Hjertson ML (1995) Taxonomy, phylogeny and biogeography of Lindenbergia

Holub J (1977) New names in Phanerogamae 6. Folia Geobot Phytotax 12:417–432

Holub J (1990) Some taxonomic and nomenclatural changes within Orobanche s. l. (Orobanchaceae). Preslia 62:193–198

Huyse T, Poulin R, The´ron A (2005) Speciation in parasites: a population genetics approach. Trends Parasitol 21:469–475

Irving, L.J. and Cameron, D.D. (2009) You are what you eat: interactions between root parasitic plants and their hosts. Adv. Bot. Res.50, 87–138

Ishida JK, Yoshida S, Ito M, Namba S, Shirasu K (2011) Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation of the parasitic plant Phtheirospermum japonicum. PLoS One 6(10):e25802. doi:10.1371/journal.pone.0025802

Iwo GA, Husaini SWH, Olaniyan GO (1993) Cytological observations and distribution of Striga species in central part of Nigeria. Feddes Repertorium 104:497–501

Jamison, D.S. and Yoder, J.I. (2001) Heritable variation in quinoneinduced haustorium development in the parasitic plant Triphysaria. Plant Physiol.125, 1870–1880

Joel DM (2009) The new nomenclature of Orobanche and Phelipanche. Weed Res 49 (Supp 1):6–7

Keyes, W.J. et al. (2000) Signaling organogenesis in parasitic angiosperms: Xenognosin generation, perception, and response. J. Plant Growth Regul.19, 217–231

Keyes, W.J. et al. (2007) Semagenesis and the parasitic angiosperm Striga asiatica. Plant J. 51, 707–716

Knauf U, Hachtel W (2002) The genes encoding subunits of ATP synthase are conserved in the reduced plastid genome of the heterotrophic algaPrototheca wickerhamii. Mol Genet Genomics 267:492–497

Knoop V, Unseld M, Marienfeld J, Brandt P, Sunkel S, Ullrich H, Brennicke A (1996) Copia-,gypsy- and LINE-like retrotransposon fragments in the mitochondrial genome of Arabidopsis thaliana. Genetics 142:579–585

Knoop V, Volkmar U, Hecht J, Grewe F (2011) Mitochondrial genome evolution in the plant lineage. In: Kempten F (ed) Advances in plant biology – mitochondrial genomes. Springer Science & Business, New Yorlk, pp 3–29

Kondo K, Segawa M, Musselman LJ, Mann WF (1981) Comparative ecological study of the chromosome races in certain root parasitic plants of the southeastern U.S.A. Bol Soc Broteriana 53:793–807

Krause K, Berg S, Krupinska K (2003) Plastid transcription in the holoparasitic plant genus Cuscuta: parallel loss of the rrn16PEP-promoter and of therpoAandrpoBgenes coding for the plastid-encoded RNA polymerase. Planta 216:815–823

Kubo, M.et al. (2009) Reactions of Lotus japonicus ecotypes and mutants to root parasitic plants. J. Plant Physiol.166, 353–362

Kuijt J (1969) The biology of parasitic flowering plants. University of California Press, Berkeley

Lagerkvist U (1978) “Two out of three”: an alternative method for codon reading. Proc Natl Acad Sci USA 75:1759–1762

LeBlanc M, Kim G, Westwood JH (2012) RNA trafficking in parasitic plant systems. Front Plant Sci 3:203

Lechat M-M, Pouvreau J-B, Pe´ron T et al (2012) PrCYP707A1, an ABA catabolic gene, is a key component ofPhelipanche ramosaseed germination in response to the strigolactone analogue GR24. J Exp Bot 63:5311–5322

Leebens-Mack JH, dePamphilis CW (2002) Power analysis of tests for loss of selective constraint in cave crayfish and nonphotosynthetic plant lineages. Mol Biol Evol 19:1292–1302

Leitch AR, Leitch IJ (2012) Ecological and genetic factors linked to contrasting genome dynamics in seed plants. New Phytol 194:629–646

Leitch IJ, Bennett MD (2004) Genome downsizing in polyploid plants. Biol J Linn Soc Lond 82:651–663

Lemaire B, Huysmans S, Smets E, Merckx V (2011) Rate accelerations in nuclear 18S rDNA of mycoheterotrophic and parasitic angiosperms. J Plant Res 124:561–576

Leyser, O. (2009) The control of shoot branching: an example of plant information processing. Plant Cell Environ. 32, 694–703

Li, J. and Timko, M.P. (2009) Gene – for – gene resistance in Striga – cowpea associations. Science 325, 1094

Light, M.E. et al. (2009) Smoke-derived butenolide: towards understanding its biological effects. So. African J. Bot.75, 1–7

Logacheva MD, Schelkunov MI, Penin AA (2011) Sequencing and analysis of plastid genome in mycoheterotrophic orchidNeottia nidus-avis. Genome Biol Evol 3:1296–1303

Lohan AJ, Wolfe KH (1998) A subset of conserved tRNA genes in plastid DNA of nongreen plants. Genetics 150:425–433

Lopez-Raez, J.A.et al.(2008) Tomato strigolactones are derived from carotenoids and their biosynthesis is promoted by phosphate starvation. New Phytol.178, 863–874

Lusson NA, Delavault PM, Thalouarn P (1998) TherbcL gene from the non-photosynthetic parasiteLathraea clandestinais not transcribed by a plastid-encoded RNA polymerase. Curr Genet 34:212–215

Lynn, D.G. and Chang, M. (1990) Phenolic signals in cohabitation: Implications for plant development.Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 41, 497–526

Manen J-F, Habashi C, Jeanmonod D, Park J-M, Schneeweiss GM (2004) Phylogeny and intraspecific variability of holoparasitic Orobanche(Orobanchaceae) inferred from plastid rbcL sequences. Mol Phylogenet Evol 33:482–500

Marais W (1981) Two new gamopetalous families, Cyclocheilaceae and Nesogenaceae, for extraAustralian ‘Dicrastylidaceae’. Kew Bull 35:797–812

Martin NJ (1983) Nuclear DNA variation in the Australasian Loranthaceae. In: Calder M, Berhnhardt P (eds) Biology of mistletoes. Academic Press, New York, pp 277–293

Matusova, R.et al.(2005) The strigolactone germination stimulants of the plant-parasitic Striga and Orobanche spp. are derived from the carotenoid pathway. Plant Physiol.139, 920–934

Matvienko M, Torres MJ, Yoder JI (2001) Transcriptional responses in the hemiparasitic plant Triphysaria versicolorto host plant signals. Plant Physiol 127:272–282

McNeal JR, Arumugunathan K, Kuehl J, Boore J, dePamphilis C (2007a) Systematics and plastid genome evolution of the cryptically photosynthetic parasitic plant genus Cuscuta (Convolvulaceae). BMC Biol 5:55

McNeal JR, Bennett JR, Wolfe AD, Mathews S (2013) Phylogeny and origins of holoparasitism in Orobanchaceae. Am J Bot 100:971–983

McNeal JR, Kuehl J, Boore J, de Pamphilis C (2007b) Complete plastid genome sequences suggest strong selection for retention of photosynthetic genes in the parasitic plant genus Cuscuta. BMC Plant Biol 7:57

Mildbraed J (1930) New species and a new genus from East Africa. J Arnold Arboretum 11:50–55

Minkin JP, Eshbaugh WH (1989) Pollen morphology of the Orobanchaceae and rhinanthoid Scrophulariaceae. Grana 28:1–18

Mitra RM, Gleason CA, Edwards A, Hadfield J, Downie JA, Oldroyd GED, Long SR (2004) A Ca 2+ /calmodulin-dependent protein kinase required for symbiotic nodule development: gene identification by transcript-based cloning. Proc Natl Acad Sci USA 101:4701–4705

Molau U (1990) The genus Bartsia (Scrophulariaceae-Rhinanthoideae). Opera Bot 102:1–99

Moore MJ, Soltis PS, Bell CD, Burleigh JG, Soltis DE (2010) Phylogenetic analysis of 83 plastid genes further resolves the early diversification of eudicots. Proc Natl Acad Sci USA 107:4623–4628

Morawetz JJ, Randle CP (2010) The status ofHarveya alba (Orobanchaceae). Kew Bull 65:1–2

Morawetz JJ, Randle CP, Wolfe AD (2010) Phylogenetic relationships within the tropical clade of Orobanchaceae. Taxon 59:416–426

Morawetz JJ, Wolfe AD (2009) Assessing the monophyly ofAlectraand its relationship to Melasma (Orobanchaceae). Syst Bot 34:561–569

Mower JP, Stefanovic S, Hao W, Gummow J, Jain K, Ahmed D, Palmer J (2010) Horizontal acquisition of multiple mitochondrial genes from a parasitic plant followed by gene conversion with host mitochondrial genes. BMC Biol 8:150

Mower JP, Stefanovic S, Young GJ, Palmer JD (2004) Gene transfer from parasitic to host plants. Nature 432:165–166

Musselman, L.J. (1980) The biology ofStriga, Orobanche, and other root parasitic weeds.Annu. Rev. Phytopathol.18, 463–489

Nester EW, Gordon MP, Kerr A (2005) Agrobacterium tumefaciens: from plant pathology to biotechnology. APS Press, St. Paul, MN

Nickrent DL (2012) The parasitic plant connection. http://www.parasiticplants.siu.edu. Cited 5 Oct 2012

Nickrent DL, Blarer A, Qiu Y-L, Vidal-Russell R, Anderson FE (2004) Phylogenetic inference in Rafflesiales: the influence of rate heterogeneity and horizontal gene transfer. BMC Evol Biol 4:40

Nickrent DL, Duff RJ (1996) Molecular studies or parasitic plants using ribosomal RNA. In: Moreno MT, Cubero JI, Berner D, Joel D, Musselman LJ, Parker C (eds) Advances in parasitic plant research. Junta de Andalucia, Direccio´n General de Investigacio´n Agraria, Cordoba, Spain, pp 28–52

Nickrent DL, Duff RJ, Colwell AE, Wolfe AD, Young ND, Steiner KE, dePamphilis CW (1998)

Nickrent DL, Garcı´a M (2009) On the brink of holoparasitism: plastome evolution in dwarf mistletoes (Arceuthobium, Viscaceae). J Mol Evol 68:603–615

Nickrent DL, Male´cot V, Vidal-Russell R, Der JP (2010) A revised classification of Santalales. Taxon 59:538–558

Novopokrovskij IV, Cvelev NN (1958) Semejstvo Orobanchaceae. In: Shishkin BK, Bobov EG (eds) Flora SSSR, vol 23. Akad Nauk SSSR, Moscow, pp 19–115

O’Malley, R.C. and Lynn, D.G. (2000) Expansin message regulation in parasitic angiosperms: marking time in development. Plant Cell 12,1455–1465

Olmstead RG, dePamphilis CW, Wolfe AD, Young ND, Elisons WJ, Reeves PA (2001) Disintegration of the Scrophulariaceae. Am J Bot 88:348–361

Oxelman B, Kornhall P, Olmstead RG, Bremer B (2005) Further disintegration of Scrophulariaceae. Taxon 54:411–425

Park JM, Manen JF, Colwell AE, Schneeweiss GM (2008) A plastid gene phylogeny of the non-photosynthetic parasitic Orobanche (Orobanchaceae) and related genera. J Plant Res 121:365–376

Park J-M, Manen J-F, Schneeweiss GM (2007a) Horizontal gene transfer of a plastid gene in the non-photosynthetic flowering plants Orobanche and Phelipanche(Orobanchaceae). Mol Phyl Evol 43:974–985

Park J-M, Schneeweiss GM, Weiss-Schneeweiss H (2007b) Diversity and evolution of Ty1-copia and Ty3-gypsyretroelements in the non-photosynthetic flowering plants Orobancheand Phelipanche (Orobanchaceae). Gene 387:75–86

Piednoe¨l M, Aberer AJ, Schneeweiss GM, Macas J, Novak P, Gundlach H, Temsch EM, Renner SS (2012) Next-generation sequencing reveals the impact of repetitive DNA across phylogenetically closely related genomes of Orobanchaceae. Mol Biol Evol 29:3601–3611

Plaza L, Fernandez I, Juan R, Pastor J, Pujadas A (2004) Micromorphological studies on seeds of Orobanche species from the Iberian Peninsula and the Balearic Islands, and their systematic significance. Ann Bot 94:167–178

Press, M.C. and Graves, J.D., eds (1995) Parasitic Plants, Chapman & Hall

Randle CP, Wolfe AD (2005) The evolution and expression of RBCL in holoparasitic sister-genera Harveya and Hyobanche (Orobanchaceae). Am J Bot 92:1575–1585

Ree RH (2005) Phylogeny and the evolution of floral diversity in Pedicularis (Orobanchaceae). Int J Plant Sci 166:595–613

Renner SS, Bellot S (2012) Horizontal gene transfer in eukaryotes: fungi-to-plant and plant-toplant transfers of organellar DNA. In: Bock R, Knoop V (eds) Genomics of chloroplasts and mitochondria. Springer, Heidelberg, pp 223–235

Riopel, J.L. and Timko, M.P. (1995) Haustorial initiation and differentiation. InParasitic Plants(Press, M.C. and Graves, J.D., eds), pp. 39–79, Chapman & Hall

Rogalski M, Karcher D, Bock R (2008) Superwobbling facilitates translation with reduced tRNA sets. Nat Struct Mol Biol 15:192–198

Sanchez-Puerta MV, Cho Y, Mower JP, Alverson AJ, Palmer JD (2008) Frequent, phylogenetically local horizontal transfer of the cox1group I intron in flowering plant mitochondria. Mol Biol Evol 25:1762–1777

Satovic Z, Joel DM, Rubiales D, Cubero JI, Roma´n B (2009) Population genetics in weedy species of Orobanche. Australas Plant Pathol 38:228–234

Saunders, A.R. (1933) Studies in phanerogamic parasitism with particular reference to Striga lutea. So. African Dept. Ag. Sci. Bull. 128, 5–56

Schaferhoff B, Fleischmann A, Fischer E, Albach DC, Borsch T, Heubl G, Mu ¨ller KF (2010) Towards resolving Lamiales relationships: insights from rapidly evolving chloroplast sequences. BMC Evol Biol 10:352. doi:10.1186/1471-2148-10-352

Scheunert A, Fleischmann A, Olano-Marı´n C, Bra¨uchler C, Heubl G (2012) Phylogeny of tribe Rhinantheae (Orobanchaceae) with a focus on biogeography, cytology and re-examination of generic concepts. Taxon 61:1269–1285

Schneeweiss GM (2007) Correlated evolution of life history and host range in the non-photosynthetic parasitic flowering plants Orobanche and Phelipanche (Orobanchaceae). J Evol Biol 20:471–478

Schneeweiss GM, Colwell AE, Park JM, Jang CG, Stuessy TF (2004a) Phylogeny of holoparasitic Orobanche(Orobanchaceae) inferred from nuclear ITS sequences. Mol Phylogenet Evol 30:465–478

Schneeweiss GM, Palomeque T, Colwell AE, Weiss-Schneeweiss H (2004b) Chromosome numbers and karyotype evolution in holoparasitic Orobanche (Orobanchaceae) and related genera. Am J Bot 91:439–448

Schneeweiss GM, Weiss H (2003) Polyploidy inAeginetia indicaL. (Orobanchaceae). Cytologia 68:15–17

Schwender J, Goffman F, Ohlrogge JB, Shachar-Hill Y (2004) Rubisco without the Calvin cycle improves the carbon efficiency of developing green seeds. Nature 432:779–782

Seif E, Leigh J, Liu Y, Roewer I, Forget L, Lang BF (2005) Comparative mitochondrial genomics in zygomycetes: bacteria-like RNase P RNAs, mobile elements and a close source of the group I intron invasion in angiosperms. Nucleic Acids Res 33:734–744

Siqueira, J. et al.(1991) Significance of phenolic compounds in plant–soil–microbial systems. Crit. Rev. Plant Sci.10, 63–121

Swarbrick, P.J.et al. (2008) Global patterns of gene expression in rice cultivars undergoing a susceptible or resistant interaction with the parasitic plant Striga hermonthica. New Phytol.179, 515–529

Takagi K, Okazawa A, Wada Y, Mongkolchaiyaphruek A, Fukusaki E, Yoneyama K, Takeuchi Y, Kobayashi A (2009) Unique phytochrome responses of the holoparasitic plant Orobanche minor. New Phytol 182:965–974

Takhtajan A (1997) Diversity and classification of flowering plants. Columbia University Press, New York

Tank DC, Beardsley PM, Kelchner SA, Olmstead RG (2006) Review of the systematics of Scrophulariaceae s.l. and their current disposition. Austr Syst Bot 19:289–307

Tank DC, Egger JM, Olmstead RG (2009) Phylogenetic classification of subtribe Castillejinae (Orobanchaceae). Syst Bot 34:182–197

Tank DC, Olmstead RG (2008) From annuals to perennials: phylogeny of subtribe Castillejinae (Orobanchaceae). Am J Bot 95:608–625

Teryokhin ES (2001) O rodeNecranthusGilli (Scrophulariaceae). Nov sist vysshich rastenij 33:205–207

Teryokhin ES, Shibakina GV, Serafimovich NV, Kravtsova TI (2003) Opredelitel Zarazichovich flori SSR (s atlasom plodov i semjan). Nauka, St Petersburg

Tolbert NE (1997) The C2 oxidative photosynthetic carbon cycle. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 48:1–25

Tomilov AA, Tomilova NB, Wroblewski T, Michelmore R, Yoder JI (2008) Trans-specific gene silencing between host and parasitic plants. Plant J 56:389–397

Tomilov, A. A. et al. (2005) Localized hormone fluxes and early haustorium development in the hemiparasitic plant Triphysaria versicolor. Plant Physiol.138, 1469–1480

Torres MJ, Tomilov AA, Tomilova N, Reagan RL, Yoder JI (2005) Pscroph, a parasitic plant EST database enriched for parasite associated transcripts. BMC Plant Biol 5:24

Trakulnaleamsai C, Okazawa A, An C-I, Kajiyama S, Fukusaki E, Yoneyama K, Takeuchi Y, Kobayashi A (2005) Isolation and characterization of a cDNA encoding phytochrome A in the non-photosynthetic parasitic plant, Orobanche minorSm. Biosci Biotechnol Biochem 69:71–78

Tsuchiya, Y. and McCourt, P. (2009) Strigolactones: a new hormone with a past. Curr. Opin. Plant Biol. 12, 556–561

Uhlich H, Pusch J, Barthel KJ (1995) Die Sommerwurzarten Europas. Westarp Wissenschaften, Magdeburg

Umehara, M. et al. (2008) Inhibition of shoot branching by new terpenoid plant hormones. Nature455, 195–200

Vaughn JC, Mason MT, Sper-Whitis GL, Kuhlman P, Palmer JD (1995) Fungal origin by horizontal transfer of a plant mitochondrial group I intron in the chimeric coxI gene of Peperomia. J Mol Evol 41:563–572

Ward SA (1992) Assessing functional explanations of host-specificity. Am Nat 139:883–891

Webb DA (1972) CLIV. Scrophulariaceae. In: Tutin TG, Heywood VH, Burges NA, Moore DM,

Weiss-Schneeweiss H, Greilhuber J, Schneeweiss GM (2006) Genome size evolution in holoparasitic Orobanche (Orobanchaceae) and related genera. Am J Bot 93:148–156

Westwood J. H., J. I. Yoder, M. P. Timko, C. W. dePamphilis,Trends Plant Sci.15, 227 (2010)

Westwood JH, dePamphilis CW, Das M, Ferna´ndez-Aparicio M, Honaas LA, Timko MP, Wafula EK, Wickett NJ, Yoder JI (2012) The Parasitic Plant Genome Project: new tools for understanding the biology ofOrobancheandStriga. Weed Sci 60:295–306

Westwood JH, Roney JK, Khatibi PA, Stromberg VK (2009) RNA translocation between parasitic plants and their hosts. Pest Manag Sci 65:533–539

Westwood JH, Yoder JI, Timko MP, dePamphilis CW (2010) The evolution of parasitism in plants. Trends Plant Sci 15:227–235

Westwood, J.H.et al. (2009) RNA translocation between parasitic plants and their hosts. Pest Manag. Sci. 65, 533–539

Wettstein R (1891) Scrophulariaceae. In: Engler A, Prantl K (eds) Die natu¨rlichen Pflanzenfamilien nebst ihren Gattungen und wichtigeren Arten, insbesondere den Nutzpflanzen 4/3b. Wilhelm Engelmann, Leipzig, pp 39–107

Wickett NJ, Honaas LA, Wafula EK, Das M, Huang K, Wu B, Landherr L, Timko MP, Yoder J, Westwood JH, dePamphilis CW (2011) Transcriptomes of the parasitic plant family Orobanchaceae reveal surprising conservation of chlorophyll synthesis. Curr Biol 21:2098–2104

Wickett NJ, Zhang Y, Hansen SK, Roper JM, Kuehl JV, Plock SA, Wolf PG, dePamphilis CW, Boore JL, Goffinet B (2008) Functional gene losses occur with minimal size reduction in the plastid genome of the parasitic liverwortAneura mirabilis. Mol Biol Evol 25:393–401

Wimpee CF, Morgan R, Wrobel RL (1992) Loss of transfer RNA genes from the plastid 16S–23S ribosomal RNA gene spacer in a parasitic plant. Curr Genet 21:417–422

Wimpee CF, Wrobel R, Garvin D (1991) A divergent plastid genome in Conopholis americana, an achlorophyllous parasitic plant. Plant Mol Biol 17(166):161

Wolfe AD, dePamphilis CW (1997) Alternate paths of evolution for the photosynthetic gene rbcL in four nonphotosynthetic species ofOrobanche. Plant Mol Biol 33:965–977

Wolfe AD, dePamphilis CW (1998) The effect of relaxed functional constraints on the photosynthetic gene rbcL in photosynthetic and nonphotosynthetic parasitic plants. Mol Biol Evol 15:1243–1258

Wolfe AD, Randle CP, Liu L, Steiner KE (2005) Phylogeny and biogeography of Orobanchaceae. Folia Geobot 40:115–134

Wolfe KH (1994) Similarity between putative ATP-binding sites in land plant plastid ORF2280 proteins and theFtsH/CDC48 family of ATPases. Curr Genet 25:379–383

Wolfe KH, Li WH, Sharp PM (1987) Rates of nucleotide substitution vary greatly among plant mitochondrial, chloroplast, and nuclear DNAs. Proc Natl Acad Sci USA 84:9054–9058

Wolfe KH, Morden CW, Ems SC, Palmer JD (1992a) Rapid evolution of the plastid translational apparatus in a nonphotosynthetic plant: loss or accelerated sequence evolution of tRNA and ribosomal protein genes. J Mol Evol 35:304–317

Wolfe KH, Morden CW, Palmer JD (1992b) Function and evolution of a minimal plastid genome from a nonphotosynthetic parasitic plant. Proc Natl Acad Sci USA 89:10648–10652

Won H, Renner SS (2003) Horizontal gene transfer from flowering plants toGnetum. Proc Natl Acad Sci USA 100:10824–10829

Wood TE, Takebayashic N, Abrahamsen MS, Mayrose I, Greenspoond PB, Rieseberg LH (2009) The frequency of polyploid speciation in vascular plants. Proc Natl Acad Sci USA 106:13875–13879

Wrobel, R.L.et al. (2002) Heterologous expression and biochemical characterization of an NAD(P)H: quinone oxidoreductase from the hemiparasitic plant Triphysaria versicolor. Plant Physiol. Biochem. 40, 265–272

Xi Z, Bradley RK, Wurdack KJ, Wong KM, Sugumaran M, Bomblies K, Rest JS, Davis CC (2012) Horizontal transfer of expressed genes in a parasitic flowering plant. BMC Genomics 13:227. doi:10.1186/1471-2164-13-227

Xia Z, Wang YZ, Smith JF (2009) Familial placement and relations of Rehmanniaand Triaenophora (Scrophulariaceae s.l.) inferred from five gene regions. Am J Bot 96:519–530

Yatskievych G, Contreras Jime´nez JL (2009) A new genus of holoparasitic Orobanchaceae from Mexico. Novon 19:266–276

Yoder, J.I. (1997) A species-specific recognition system directs haustorium development in the parasitic plant Triphysaria (Scrophulariaceae). Planta 202, 407–413

Yoneyama K, Awad AA, Xie X, Yoneyama K, Takeuchi Y (2010) Strigolactones as germination stimulants for root parasitic plants. Plant Cell Pysiol 51:1095–1103

Yoneyama, K. et al. (2007) Phosphorus deficiency in red clover promotes exudation of orobanchol, the signal for mycorrhizal symbionts and germination stimulant for root parasites. Planta 225, 1031–1038

Yoshida S, Ishida JK, Kamal N, Ali A, Namba S, Shirasu K (2010) A full-length enriched cDNA library and expressed sequence tag analysis of the parasitic weed, Striga hermonthica. BMC Plant Biol 10:55

Yoshida S, Maruyama S, Nozaki H, Shirasu K (2010) Horizontal gene transfer by the parasitic plant Striga hermonthica. Science 328:1128

Yoshida, S. and Shirasu, K. (2009) Multiple layers of incompatibility to the parasitic witchweed, Striga hermonthica. New Phytol.183, 180–189

Young ND, dePamphilis CW (2005) Rate variation in parasitic plants: correlated and uncorrelated patterns among plastid genes of different functions. BMC Evol Biol 5:16. doi:10.1186/1471-2148-5-16

Young ND, Steiner KE, dePamphilis CW (1999) The evolution of parasitism in Scrophulariaceae/Orobanchaceae: plastid gene sequences refute an evolutionary transition series. Ann Mo Bot Gard 86:876–893

Zhang ZY, Cvelev [Tzvelev] NN (1998) Orobanchaceae. In: Wu ZY, Raven PH (eds) Flora of China, vol 18. Missouri Botanical Garden Press, St. Louis & Science Press, Beijing, pp 229–243

Zonneveld BJM (2010) New record holders for maximum genome size in Eudicots and Monocots. J Bot 2010:4 pages

Abdalla M and Hermsen J (1971) A two-loci system of gametophytic incompatibility in Solanum phureja and S. stenotomum. In: Euphytica, vol. 20, p. 345-350.

Akhtouch B, Munoz-Ruz J, Melero-Vara JM, Fernandez-Martınez JM, Domınguez J (2002) Inheritance of resistance to race F of broomrape (Orobanche cumana Wallr.) in sunflower lines of different origin. Plant Breed 121:266–269

Akiyama K, Matsuzaki K, Hayashi H (2005) Plant sesquiterpenes induce hyphal branching in arbuscular mycorrhizal fungi. Nature 435:824–827

Albersheim P, Anderson A, (1971) Proteins from plant cell walls inhibit polygalacturonases secreted by plant pathogens. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 68: 1815-1819.

Alonso LC, Fernandez-Escobar J, Lopez G, Rodrıguez-Ojeda M, Sallago F (1996) New highly virulent sunflower broomrape (Orobanche cernua Loefl.) pathotypes in Spain. In: Moreno MT, Cubero JI, Berner D, Joel D, Musselman LJ, Parker C (eds) Advances in parasitic plant research. Proceedings of the 6th international symposium on parasitic weeds. Direccion General de Investigacion Agraria, Consejerıa de Agricultura y Pesca, Sevilla, Spain, pp 639–644

Alvarez M et al. (1998) Reactive oxygen intermediates mediate a systemic signal network in the establishment of plant immunity. In: Cell, vol. 92, p. 773-784.

Antonova T. (1994) Biochemical aspects of the development of new virulent forms in the Moldavian population (race C) of Orobanche cumana Wallr. against the background of resistant sunflower cultivars. In: Pieterse AH, Verkleij JAC, ter Borg SJ, eds. Biology and management of Orobanche. Proceedings of the 3rd international workshop on Orobanche and related Striga research. Amsterdam: Royal Tropical Institute, 290–292

Antonova, T.S. and Ter Borg J (1995) The role of peroxidase in the resistance of sunflower against Orobanche cumana in Russia. Weed Res. 36, 113-121.

Apel K, Hirt H (2004) Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction. In: Annu Rev Plant Biol, vol. 55, p. 373-399.

Apostol I, Heinstein P, Low P (1989) Rapid stimulation of an oxidative burst during elicitation of cultured plant cells: role in defense and signal transduction. In: Plant Physiol, 1989, vol. 90, p. 109-116.

Assaad F et al. (2004). The PEN1 syntaxin defines a novel cellular compartment upon fungal attack and is required for the timely assembly of papillae. Mol. Biol. Cell 15, 5118–5129

Ausubel F (2005) Are innate immune signaling pathways in plants and animals conserved? Nature Immunol. 6, 973–979.

Axtell M & Staskawicz B (2003) Initiation of RPS2 specified disease resistance in Arabidopsis is coupled to the AvrRpt2-directed elimination of RIN4. Cell 112, 369–377

Bakker E , Toomajian C, Kreitman M & Bergelson J (2006) A genome-wide survey of R gene polymorphisms in Arabidopsis. Plant Cell 18, 1803–1818

Bari R & Jones J (2009) Role of plant hormones in plant defence responses. Plant Mol. Biol. 69, 473–488

Bednarek P et al. (2009) A glucosinolate metabolism pathway in living plant cells mediates broad-spectrum antifungal defense. Science 323, 101–106

Bellafiore S et al. (2008) Direct identification of the Meloidogyne incognita secretome reveals proteins with host cell reprogramming potential. PLoS Pathog. 4, e1000192

Ben-Hod G, Losner D, Joel D and Mayer M (1993) Pectin Methylesterase in calli and germinating seeds of Orobanche aegyptiaca. Phytochem. 32, 1399-1402.

Berglund G et al.( 2002) The catalytic pathway of horseradish peroxidase at high resolution. In: Nature, vol. 417, p. 463-468.

Bernoux M et al. (2008) RD19 an Arabidopsis cysteine protease required for RRS1-R-mediated resistance, is relocalized to the nucleus by the Ralstonia solanacearum PopP2 effector. Plant Cell 20, 2252–2264

Besserer A, Puech-Page`s V, Kiefer P, Gomez-Roldan V, Jauneau A, Roy S, Portais J-C, Roux C, Becard G, Sejalon-Delmas N (2006) Strigolactones stimulate arbuscular mycorrhizal fungi by activating mitochondria. PLoS Biol 4:1239–1247

Bhat R, Miklis M, Schmelzer E, Schulze-Lefert P & Panstruga R (2005) Recruitment and interaction dynamics of plant penetration resistance components in a plasma membrane microdomain. Proc. Natl Acad. Sci. USA 102, 3135–3140.

Blokhina O, Virolainen E, Fagerstedt K (2003) Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review. In: Ann Bot, , vol. 91, p. 179-194.

Blume B et al. (2000) Receptor-mediated increase in cytoplasmic free calcium required for activation of pathogen defense in parsley. In: Plant Cell , vol. 12, p. 1425-1440.

Boller T & Felix G (2009) A renaissance of elicitors: perception of microbe-associated molecular patterns and danger signals by pattern-recognition receptors. Annu. Rev. Plant Biol. 60, 379–406

Boudsocq M et al. (2010) Differential innate immune signalling via Ca 2+ sensor protein kinases. Nature 464, 418–422

Bradley DJ, Kjellborn P, Lamb C (1992) Elicitor- and wound-induced oxidative cross-linking of a proline-rich plant cell wall protein: a novel, rapid defense response. Cell 70 21–30.

Brisson L, Tenhaken R, Lamb C (1994) Function of oxidative cross-linking of cell wall structural proteins in plant disease resistance. The Plant Cell6,1703–1712.

Brooks D, Bender C & Kunkel B (2005) The Pseudomonas syringae phytotoxin coronatine promotes virulence by overcoming salicylic acid-dependent defences in Arabidopsis thaliana. Mol. Plant Pathol. 6, 629–640

Brown I, Trethowan J, Kerry M, Mansfield J, Bolwell G (1998) Localization of components of the oxidative cross-linking of glycoproteins and of callose synthesis in papillae formed during the interaction between non-pathogenic strains of Xanthomonas campestris and French bean mesophyll cells. The Plant Journal 15, 333–343.

Bulbul A, Salihoglu C Sari, and A Aydin (1991) Determination of broomrape (Orobanche cumana Wallr.) races of sunflower in the Thrace region of Turkey. Helia 14:21–26.

Burch-Smith T M et al. (2007) A novel role for the TIR domain in association with pathogen-derived elicitors. PLoS Biol. 5, e68

Camm Edith L, Towers G Neil ( 1973) Phenylalanine ammonia lyase Phytochemistry 12 (5): 961–973.

Castillejo M, Amiour N, Dumas-Gaudot E, Rubiales D, Jorrín J (2004) A proteomic approach to studying plant response to crenate broomrape (Orobanche crenata) in pea (Pisum sativum). Phytochemistry 65,1817–1828.

Chandra S, Stennis M, Low P (1997) Measurement of Ca2+ fluxes during elicitation of the oxidative burst in aequorin-transformed tobacco cells. In: J Biol Chem, , vol. 272, p. 28274-28280.

Chinchilla D et al. (2007) A flagellin-induced complex of the receptor FLS2 and BAK1 initiates plant defence. Nature 448, 497–500.

Chisholm S, Coaker G, Day B & Staskawicz B Host (2006) Microbe interactions: shaping the evolution of the plant immune response. Cell 124, 803–814

Cipollini D, Purrington C and Bergelson J (2003) Costs of induced responses in plants. In: Basic Appl. Ecol., vol. 4, p. 79-89

Collins N et al. (2003) SNARE-protein-mediated disease resistance at the plant cell wall. Nature 425, 973–977

Conklin P, Last R. (1995) Differential accumulation of antioxidant mRNAs in Arabidopsis thaliana exposed to ozone. In: Plant Physiol, 1995, vol. 109, p. 203-212.

Cunnac S, Lindeberg M & Collmer A (2009) Pseudomonas syringae type III secretion system effectors: repertoires in search of functions. Curr. Opin. Microbiol. 12, 53–60

Dangl J & Jones, J D G (2001) Plant pathogens and integrated defence responses to infection. Nature 411, 826–833

Daudi A et al. (2012) The apoplastic oxidative burst peroxidase in Arabidopsis is a major component of pattern-triggered immunity. In: Plant Cell, 2012, vol. 24(1), p. 275-287.

de Zelicourt A, Letousey P, Thoiron S, Campion C, Simoneau P, Elmorjani K, Marion D, Simier P, Delavault P (2007) Ha-DEF1, a sunflower defensin, induces cell death in Orobanche parasitic plants. Planta 226:591–600

de Zelicourt A, Montiel G, Pouvreau JB, Thoiron S, Delgrange S, Simier P, Delavault P (2009) Susceptibility of Phelipanche and Orobanche species to AAL-toxin. Planta 230:1047–1055

Dean R et al. (2005) The genome sequence of the rice blast fungus Magnaporthe grisea. Nature 434, 980–986

Delavault P, de Zélicourt A, Letousey P, Thoiron S, (2006) Molecular analysis of sunflower resistance mechanisms to Orobanche cumana. COST 849 Meeting, Lisbon, Portugal.

DeLorenzo G, D’Ovidio R, Cervone F, (2001) The role of polygalacturonase-inhibiting proteins (PGIPs) in defence against pathogenic fungi. Ann. Rev. Phytopathology 39: 313-335

Desikan R, Neill S, Hancock J (2000) Hydrogen peroxide-induced gene expression in Arabidopsis thaliana. In: Free Radic Biol Med, vol. 28, p. 773-778.

Deslandes L et al. (2003) Physical interaction between RRS1-R, a protein conferring resistance to bacterial wilt, and PopP2, a type III effector targeted to the plant nucleus. Proc. Natl Acad. Sci. USA 100, 8024–8029

Despres C. et al. (2003) The Arabidopsis NPR1 disease resistance protein is a novel cofactor that confers redox regulation of DNA binding activity to the basic domain/leucine zipper transcription factor TGA1. In: Plant Cell, vol. 15, p. 2181-2191.

Devlin W, Gustine D (1992) Involvement of the oxidative burst in phytoalexin accumulation and the hypersensitive reaction. In: Plant Physiol, 1992, vol. 100, p. 1189-1195.

Dodds P and Rathjen J (2010) Plant immunity: towards an integrated view of plant–pathogen interactions, Nature reviews. Genetics, 2010, 11, 539-548.

Dodds P et al. (2006) Direct protein interaction underlies gene-for-gene specificity and coevolution of the flax resistance genes and flax rust avirulence genes. Proc. Natl Acad. Sci. USA 103, 8888–8893

Dominguez J (1996) R-41, a sunflower restorer inbred line, carrying two genes for resistance against a highly virulent Spanish population of Orobanche cernua. Plant Breed. 115:203–204.

Dominguez J (1999) Inheritance of the resistance to Orobanche cumana Wallr. In: Cubero J.I. (Eds), Resistance to broomrape: The state of the art. Congresos y Jornadas 51/99. Junta de Andalucia. Consejeria de Agricultura y Pesca, Seville, Spain. pp. 139-141.

Dong X. (2003) NPR1, all things considered. In: Curr Opin Plant Biol, vol. 7, p. 547-552.

Dorey S et al. (1997) Spatial and temporal induction of cell death, defense genes, and accumulation of salicylic acid in tobacco leaves reacting hypersensitively to a fungal glycoprotein. Mol. Plant Microbe Interact. 10, 646–655

Dörr I, Staack A, Kollmann R. (1994). Resistance of Helianthus to Orobanche—histological and cytological studies. In Pieterse AH, Verkleij JAC, ter Borg SJ (Eds.). Biology and management of Orobanche, Proceedings of the Third International Workshop on Orobanche and related Striga research Amsterdam Royal Tropical Institute pp. 276–289

Duca M., Levițchi A., Popescu V., Popa E. (2009) Aspecte genetico-moleculare ale rezistenței florii-soarelui la Orobanche cumana Wallr. În: Buletinul Academiei de Științe a Moldovei. Științele vieții. Nr. 2 (308), p. 49-57.

Dunford B (1993) Kinetics of peroxides reactions: horseradish, barley, Corpinus cinereus, lignin and manganese. In: Welinder K.G.et al. (eds) Plant peroxidases: biochemistry and physiology. University of Geneva, Geneva, , p. 113-124.

Durrant W, Dong X (2004) Systemic acquired resistance. In: Annu Rev Phytopathol, vol. 42, p. 185-209.

Durrant W., Dong X. (2004) Systemic acquired resistance. In: Annu Rev Phytopathol, vol. 42, p. 185-209.

Echevarrıa-Zomeno S, Perez-de-Luque A, Jorrın J, Maldonado AM (2006) Pre-haustorial resis tance to broomrape (Orobanche cumana) in sunflower (Helianthus annuus): cytochemical studies. J Exp Bot 57:4189–4200

Echevarrıa-Zomeno S, Perez-de-Luque A, Jorrın J, Maldonado AM (2006) Pre-haustorial resistance to broomrape (Orobanche cumana) in sunflower (Helianthus annuus): cytochemical studies. J Exp Bot 57:4189–4200

Ejeta G (2007) Breeding for Striga resistance in sorghum: exploitation of an intricate host-parasite biology. Crop Sci 47:S216–S227

Ernst WHO. (1986) Mineral nutrition of Nicotiana tabacum cv, Bursana during infection by Orobanche ramosa. In: ter Borg, S.J. (ed.) Proceedings, Workshop on biology and Control of Orobanche, Wageningen, 1986. LH/VPO, Wageningen, pp. 80-85

Esquerré-Tugayé M, Boudart G, Dumas B (2000) Cell-wall-degrading enzymes, inhibitory proteins, and oligosaccharides participate in the molecular dialogue between plants and pathogens. Plant Physiology and Biochemistry38,157–163.

Felix G & Boller T (2003) Molecular sensing of bacteria in plants. The highly conserved RNA-binding motif RNP-1 of bacterial cold shock proteins is recognized as an elicitor signal in tobacco. J. Biol. Chem. 278, 6201–6208.

Felix G, Duran J, Volko S & Boller T (1999) Plants have a sensitive perception system for the most conserved domain of bacterial flagellin. Plant J. 18, 265–276

Fernandez-Aparicio M, Perez-de-Luque A, Prats E, Rubiales D (2008) Variability of interactions between barrel medic (Medicago truncatula) genotypes and Orobanche species. Ann Appl Biol 153:117–126

Fernandez-Martınez JM, Domınguez J, Perez-Vich B, Velasco L (2009) Current research strategies for sunflower broomrape control in Spain. Helia 32:47–55

Fernandez-Martinez J, Melero-Vara J. Munoz-Ruz J Ruso and J Dominguez (2000). Selection of wild and cultivated sunflower for resistance to a new broomrape race that overcomes resistance of the Or5 gene. Crop Sci. 40:550–555.

Flor H (1956) Mutations in flax rust induced by ultraviolet radiation. Science 124, 888–889

Fobert P.R., Despres C. (2003) Redox control of systemic acquired resistance. In: Curr Opin Plant Biol, vol. 8, p. 378-382.

Frank M, Raupp and Otmar Spring (2013), New Sesquiterpene Lactones from Sunflower Root Exudate as Germination Stimulants for Orobanche cumana

Fritz R, Hodgins D, Abell C (1976) Phenylalanine ammonia-lyase. Induction and purification from yeast and clearance in mammals The Journal of Biological Chemistry 251 (15): 4646–50.

Gagne G, P Roeckel-Drevet, B Grezes-Besset, P Shindrova, P Ivanov, C Grand-Ravel, F Vear, D Tourvielle de Labrouhe, G Charmet, and P Nicolas (1998) Study of variability and evolution of Orobanche cumana populations infesting sunflower in different European countries. Theor. Appl. Genet. 96:1216–1222.

Gay N & Gangloff M (2007) Structure and function of Toll receptors and their ligands. Annu. Rev. Biochem. 76, 141–165

Gimenez-Ibanez S et al. (2009) AvrPtoB targets the LysM receptor kinase CERK1 to promote bacterial virulence on plants. Curr. Biol. 19, 423–429

Goff S et al. (2002) A draft sequence of the rice genome (Oryza sativa L. ssp. japonica). Science 296, 92–100

Goldwasser Y, Hershenhorn J, Plakhine D, Kleifeld Y and Rubin B (1999) Biochemical factors involved in vetch resistance to Orobanche aegyptiaca. Physiol. Mol. Plant Path. 54, 87-96.

Goldwasser Y, Kleifeld Y, Plakhine D, Rubin B. (1997). Variation in vetch (Vicia spp.) response to Orobanche aegyptiaca. Weed Science 45, 756–762

Goldwasser Y, Plakhine D, Yoder J (2009) Arabidopsis thaliana susceptibility to Orobanche spp, Weed Science

Gomez-Gomez L & Boller T (2002) Flagellin perception: a paradigm for innate immunity. Trends Plant Sci. 7, 251–256

Grant M. and Lamb C. (2006) Systemic immunity. In: Curr Opin in Plant Biol, vol. 9, p. 414-420.

Gurney A, Grimanelli D, Kanampiu F, Hoisington D, Scholes J, Press MC (2003) Novel sources of resistance to Striga hermonthica in Tripsacum dactyloides, a wild relative of maize. New Phytol 160:557–568

Haas B et al. (2009) Genome sequence and analysis of the Irish potato famine pathogen Phytophthora infestans. Nature 461, 393–398

Hahlbrock K, Grisebach H (1979) Enzymic Controls in the Biosynthesis of Lignin and Flavonoids".Annual Review of Plant Physiology 30 (1): 105–130

Hammond-Kosack KE and Jones J (1996) Resistance gene-dependent plant defense responses. The Plant Cell 8 1773–1791

Harloff H and Wegmann D (1993). Evidence for a manitol cycle in Orobanche ramose and O. crenata. J. Plant. Physiol. 141, 513-520.

Hatsugai N et al. (2009) A novel membrane fusion-mediated plant immunity against bacterial pathogens. Genes Dev. 23, 2496–2506

Heese A et al. (2007) The receptor-like kinase SERK3/BAK1 is a central regulator of innate immunity in plants. Proc. Natl Acad. Sci. USA 104, 12217–12222 This study identified of BAK1 as a central regulator of plant immunity.

Hiraoka Y, Sugimoto Y (2008) Molecular responses of sorghum to purple witchweed (Striga hermonthica) parasitism. Weed Sci 56:356–363

Hiraoka Y, Ueda H, Sugimoto Y (2009) Molecular responses of Lotus japonicus to parasitism by the compatible species Orobanche aegyptiaca and the incompatible species Striga hermonthica. J Exp Bot 60:641–650

Höniges A, Wegmann K, Ardelean A, (2008) Orobanche RESISTANCE IN SUNFLOWER, HELIA,31 , Nr. 49, p.p. 1-12,

Hu X, Bidney D, Yalpani N, Duvick J, Castra O, Folkerts O, Lu G (2003) Overexpression of a gene encoding hydrogen peroxidegenerating oxalate oxidase evokes defense responses in sun-X ower. Plant Physiol 133:170–181

Ish-Shalom-Gordon N, Jacobson R, and Cohen Y (1993) Inheritance of resistance to Orobanche cumana in sunflower. Phytopathology 83:1250–1252.

Jia Y, McAdams S, Bryan G, Hershey H & Valent B (2000) Direct interaction of resistance gene and avirulence gene products confers rice blast resistance. EMBO J. 19, 4004–4014

Jiang F, Jeschke WD, Hartung W (2004) Abscisic acid (ABA) flows from Hordeum vulgare to the hemiparasite Rhinanthus minor and the influence of infection on host and parasite abscisic acid relations. J Exp Bot 55:2323–2329

Joel and Losner-Ghosner D (1994) The attachment organ of the parasitic angiosperm Orobanche cumana and O. aegyptiaca and its development. Can. J. Bot. 72, 564-574.

Joel D (1988) Orobanche cumana, a new adventive weed in Israel. Phytoparasitica, 16, 375.

Joel D, Chaudhuri S, Plakhine D, Ziadna H, Steffens J (2011) Dehydrocostus lactone is exuded from sunflower roots and stimulates germination of the root parasite Orobanche cumana. Phytochemistry 72:624–634

Joel DM and Portnoy V (1998) The angiospermous root parasite Orobanche L. (Orobanchaceae) induces expression of a pathogenesis related (PR) gene in susceptible tobacco roots. Annals of Botany 81 779–781.

Jones J & Dangl J (2006) The plant immune system. Nature 444, 323–329

Kamoun S (2007) Groovy times: filamentous pathogen effectors revealed. Curr. Opin. Plant Biol. 10, 358–365

Kämper J et al. (2006) Insights from the genome of the biotrophic fungal plant pathogen Ustilago maydis. Nature 444, 97–101

Karban R and Baldwin I (1997) Induced responses to herbivory. Chicago: University of Chicago Press, 330 p.

Keller T et al., (1998) A plant homolog of the neutrophil NADPH oxidase gp91phox subunit gene encodes a plasma membrane protein with Ca2+ binding motifs. In: Plant Cell, vol. 10, p. 255-266.

Kemmerling B et al. (2007) The BRI1-associated kinase 1, BAK1, has a brassinolide-independent role in plant cell-death control. Curr. Biol. 17, 1116–1122

Kim M et al. (2005) Two Pseudomonas syringae type III effectors inhibit RIN4-regulated basal defense in Arabidopsis. Cell 121, 749–759

Klessig D et al. (2000) Nitric oxide and salicylic acid signaling in plant defense. In: Proc Natl Acad Sci USA, vol. 97, p. 8849-8855.

Koh S et al. (2005) Arabidopsis thaliana subcellular responses to compatible Erysiphe cichoracearum infections. In: Plant J., vol. 44, p. 516-529.

Kotchoni S, Gachomo E (2006) The reactive oxygen species network pathways: an essential prerequisite for perception of pathogen attack and the acquired disease resistance in plants. In: J Biosci, vol. 31, p. 389-404.

Krasileva K, Dahlbeck D & Staskawicz B (2010) Activation of an Arabidopsis resistance protein is specified by the in planta association of its leucine-rich repeat domain with the cognate oomycete effector. Plant Cell 22, 2444–2458

Krattinger S et al. (2009) A putative ABC transporter confers durable resistance to multiple fungal pathogens in wheat. Science 323, 1360–1363

KROSCHEL J (2001) A technical manual of parasitic weed Research and Extension. Kluwer Academic Publisher. Netherlands, 256 pp.

Kuijt J (1969) The biology of parasitic flowering plants. Berkeley: University of California Press.

Kunze G et al. (2004) The N terminus of bacterial elongation factor Tu elicits innate immunity in Arabidopsis plants. Plant Cell 16, 3496–3507

Kvitko B et al. (2009) Deletions in the repertoire of Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 type III secretion effector genes reveal functional overlap among effectors. PLoS Pathog. 5, e1000388 A clear, genetic demonstration that bacterial effectors work redundantly. This explains why individual deletions of effector genes often have minor phenotypes.

Labrousse P, (2002) Study of Orobanche cumana Wallr. (Orobanchaceae) resistance in several Helianthus (Asteraceae) genotypes. PhD thesis University of Nantes. France

Labrousse P, Arnaud M-C, Serieys H, Berville A, Thalouarn P (2001) Several mechanisms are involved in resistance of Helianthus to Orobanche cumana Wallr. Ann Bot 88:859–868

Lamb C, Dixon R (1997) The oxidative burst in plant disease resistance. In: Annu Rev Plant Phys, , vol. 48, p. 251-275.

Lay FT, Anderson MA (2005) Defensins–components of the innate immune system in plants. Curr Protein Pept Sci 6:85–101

Lehti-Shiu M, Zou C, Hanada K & Shiu S (2009) Evolutionary history and stress regulation of plant receptor-like kinase/pelle genes. Plant Physiol. 150, 12–26

Letousey P, de Zelicourt A, Vieira Dos Santos C, Thoiron S, Monteau F, Simier P, Thalouarn P, Delavault P (2007) Molecular analysis of resistance mechanisms to Orobanche cumana in sunflower. Plant Pathol 56:536–546

Letousey P, Dos Santos C, Labrousse P, Thalouarn P, Delavault P, (2004) Comparison of susceptible and resistant sunflowers to Orobanche cumana: physiological, molecular and genetic aspects. COST 849 Meeting. Bucharest, Romania.

Leubner-Metzger G, Meins Jr F (1999) Functions and regulation of plant β-1,3-glucanases (PR-2). In: Datta SK, Muthukrishnan S, eds. Pathogenesis-related proteins in plants. Boca Raton: CRC Press LLC, 49–76.

Levine A et al.(1994) H2O2 from the oxidative burst orchestrates the plant hypersensitive disease resistance response. In: Cell, vol. 79, p. 583-593.

Li J., Brader G., Palva E. (2004) The WRKY70 transcription factor: a node of convergence for jasmonate-mediated and salicylate-mediated signals in plant defense. In: Plant Cell, vol. 16, p. 319-331.

Liang H, Yao N, Song J, Luo S, Lu H, Greenberg JT (2003) Ceramides modulate programmed cell death in plants. Genes Dev 17:2636–2641

Lipka V et al. (2005) Pre- and postinvasion defenses both contribute to nonhost resistance in Arabidopsis. In: Science, vol. 310, p. 1180-1183.

Liu J et al. (2009) RIN4 functions with plasma membrane H + -ATPases to regulate stomatal apertures during pathogen attack. PLoS Biol. 7, e1000139

Lopez-Raez J, Charnikhova T, Gomez-Roldan V, Matusova R, Kohlen W, De Vos R, Verstappen F, Puech-Pages V, Becard G, Mulder P, Bouwmeester H (2008) Tomato strigolactones are derived from carotenoids and their biosynthesis is promoted by phosphate starvation. New Phytol 178:863–874

Losner-Goshen D, Portnoy V, Mayer A and Joel D (1998) Pectolytic activity by the haustorium of the parasite plant Orobanche L (Orobanchaceae) in host roots. Ann. Bot. 81, 319-326.

Lozano-Baena MD, Prats E, Moreno MT, Rubiales D, Perez-de-Luque A (2007) Medicago truncatula as a model for non-host resistance in legume-parasitic plant interactions. Plant Physiol 145:437–449

Lukasik E & Takken F (2009). STANDing strong, resistance proteins instigators of plant defence. Curr. Opin. Plant Biol. 12, 427–436

Lynn D, Chang M (1990) Phenolic signals in cohabitation: implications for plant development. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 41: 497-526.

Mackey D, Holt B , Wiig A & Dangl J (2002). RIN4 interacts with Pseudomonas syringae type III effector molecules and is required for RPM1-mediated resistance in Arabidopsis. Cell 108, 743–754

Mackey D, Belkhadir Y, Alonso J, Ecker J & Dangl J (2003) Arabidopsis RIN4 is a target of the type III virulence effector AvrRpt2 and modulates RPS2-mediated resistance. Cell 112, 379–389

Maekawa T, Kufer T & Schulze-Lefert P (2011) NLR functions in plant and animal immune systems: so far and yet so close. Nature Immunol. 12, 817–826

Marathe R & Dinesh-Kumar S (2003) Plant defense: one post, multiple guards?! Mol. Cell 11, 284–286.

Mayer AM (2006) Pathogenesis by fungi and by parasitic plants: similarities and differences. Phytoparasitica 34:3–16

Melero-Vara J, J Dominguez, and J Fernandez-Martinez (1989). Evaluation of different lines in a collection of sunflower parental lines for resistance to broomrape (Orobanche cernua) in Spain. Plant Breed. 102:322–326.

Melero-Vara JM, Domınguez J, Fernandez-Martınez JM (2000) Update on sunflower broomrape situation in Spain: racial status and sunflower breeding for resistance. Helia 23:45–56

Melotto M, Underwood W, Koczan J, Nomura K & He S (2006). The innate immune function of plant stomata against bacterial invasion. Cell 126, 969–980

Meyers B, Kozik A, Griego A, Kuang H & Michelmore R (2003) Genome-wide analysis of NBS-LRR-encoding genes in Arabidopsis. Plant Cell 15, 809–834

Miller G et al.(2009) The plant NADPH oxidase RBOHD mediates rapid systemic signaling in response to diverse stimuli. In: Sci Signal, vol. 2(84), p. ra45.

Mittler R (2002) Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance. In: Trends Plant Sci, vol. 7, p. 405-410.

Mittler R et al. (2011) ROS signaling: the new wave? In: Trends Plant Sci, vol. 16, p. 300-309.

Molau U (1995) Reproductive ecology and biology. In: Press MC, Graves D, eds. Parasitic plants. London: Chapman & Hall, 141–176

Molinero-Ruiz M, Melero-Vara J, Garcia-Ruiz R, Dominguez J (2006) Pathogenic diversitywithin field populations of Orobanche cumana and different reactions on sunflower genotypes.Weed Res 46:462–469

Molinero-Ruiz ML, Garcia-Ruiz R, Melero-Vara JM, Domınguez J (2009) Orobanche cumana race F: performance of resistant sunflower hybrids and aggressiveness of populations of the parasitic weed. Weed Res 49:469–478

Molinero-Ruiz ML, Perez-Vich B, Pineda-Martos R, Melero-Vara JM (2008) Indigenous highly virulent accessions of the sunflower root parasitic weed Orobanche cumana. Weed Res 48:169–178

Montesinos E (2000) Pathogenic plant-microbe interactions. What we know and how we benefit. In: Int. Microbiol., vol. 3, p. 69-70.

Moore J, Loake G and Spoel S (2011) Transcription Dynamics in Plant Immunity, The Plant cell, 23, 2809-2820.

Mor A, Mayer AM, Levine A (2008) Possible peroxidase functions in the interaction between the parasitic plant, Orobanche aegyptiaca, and its host, Arabidopsis thaliana. Weed Biol Manag 8:1–10

Mou Z, Fan W, Dong X. (2003) Inducers of plant systemic acquired resistance regulate NPR1 function through redox changes. In: Cell, vol. 113, p. 935-944.

Mukhtar M et al. (2011) Independently evolved virulence effectors converge onto hubs in a plant immune system network. Science 333, 596–601

Mur L, Kenton P, Atzorn R, Miersch O, Wasternack C (2006) The outcomes of concentration- specific interactions between salicylate and jasmonate signalling include synergy, antagonism, and oxidative stress leading to cell death. Plant Physiol 140:249–262

Musselman L, Dickison W (1975) The structure and development of the haustorium in parasitic Scrophulariaceae. Botanical Journal of the Linnaean Society 70: 183-212

O’Brien J A et al. (2012) Reactive oxygen species and their role in plant defence and cell wall metabolism. In: Planta, , vol. 236, p. 765-779.

O'Brien J.A. et al. (2012) A peroxidase-dependent apoplastic oxidative burst in cultured Arabidopsis cells functions in MAMP-elicited defense. In: Plant Physiol., vol. 158(4), p. 2013-2027.

Otte O, Barz W (2000) Characterization and oxidative in vitro cross-linking of an extensin-like protein and a proline-rich protein purified from chickpea cell walls. Phytochemistry 53, 1–5

Pacureanu M, Veronesi C, Raranciuc S and Stanciu D, (2004) Parasite-Host plant interaction of Orobanche cumana Wall. (Orobanche cernua Loefl.) with Helianthus annuus. In: Seiler, G.J. (Ed.), Proc. 16th Int. Sunflower Conf., Fargo, ND, August 29-September 2, Int. Sunflower Assoc., Paris. pp. 171-177.

Paniego N. et al. (2007) Sunflower. In: Genome Mapping and Molecular Breeding in Plants. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, vol. 2, p. 153-177.

Panstruga R & Dodds (2009) Terrific protein traffic: the mystery of effector protein delivery by filamentous plant pathogens. Science 324, 748–750

Parker C and Riches C (1993) Parasitic Weeds of the world: Biology and Control CAB Int., Wallingford, UK pp 120-131

Peng M, Kuc J (1992) Peroxidase-generated hydrogen peroxide as a source of antifungal activity in vitro and on tobacco leaf disks. In: Phytopathology, , vol. 82, p. 696-699.

Perez-de-Luque A, Gonzalez-Verdejo CI, Lozano MD, Dita MA, Cubero JI, Gonzalez-Melendi P, Risueno MC, Rubiales D (2006) Protein cross-linking, peroxidase and β -1, 3-endoglucanase involved in resistance of pea against Orobanche crenata. J Exp Bot 57:1461–1469

Perez-de-Luque A, Lozano MD, Rubiales D (2006) Resistencia post-haustorial a Orobanche crenata en garbanzo. In: De Los Mozos Pascual M, Gimenez Alvear MJ, Rodrıguez Conde MF, Sanchez Vioque R (eds) Nuevos retos y oportunidades de las leguminosas en el sector agroalimentario espanol. Consejerıa de Agricultura de Castilla-La Mancha, Toledo, Spain, pp 361–368

Perez-de-Luque A, Moreno MT, Rubiales D (2008) Host plant resistance against broomrapes (Orobanche spp.): defence reactions and mechanisms of resistance. Ann Appl Biol 152:131–141

Pérez-de-Luque A, Rubiales D, Galindo, JCG, Macias F, JorrÍn J, (2001) Allelopathy and allelochemicals within the plant-parasitic weed interaction. Studies with the sunflow- er-Orobanche cumana system. 7th International Parasitic Weed Symposium, Nantes,France, pp. 197-200.

Perez-Vich B, Akhtouch B, Knapp SJ, Leon AJ, Velasco L, Fernandez-Martınez JM, Berry ST (2004) Quantitative trait loci for broomrape (Orobanche cumana Wallr.) resistance in sun- flower. Theor Appl Genet 109:92–102

Perez-Vich B, Akhtouch B, Mateos A, Velasco L, Jan CC, Fernandez J, Domınguez J, ernandez-Martınez JM (2004b) Dominance relationships for genes conferring resistance to sunflower broomrape (Orobanche cumana Wallr.). Helia 27:183–192

Petersen M et al. (2003) Arabidopsis mapkinase4 negatively regulates systemic acquired resistance. In: Cell, vol. 103, p. 1111-1120.

Petrov D (1968) A new physiological race of broomrape (Orobanche cumana Wallr.) in Bulgaria. In: C. R. Acad. Sci. Agric. Bulg. vol. 1, p. 27-30.

Pitzschke A, Schikora A & Hirt H MAPK (2009).Cascade signalling networks in plant defence. Curr. Opin. Plant Biol. 12, 421–426

plant biology: host selection and nutrient transfer. Plant Biol 8:175–185 Thorogood CJ, Hiscock SJ (2010) Compatibility interactions at the cellular level provide the basis for host specificity in the parasitic plant Orobanche. New Phytol 186:572–575

Pritchard L & Birch P (2011) A systems biology perspective on plant–microbe interactions: biochemical and structural targets of pathogen effectors. Plant Sci. 180, 584–603

Pustovoit V (1966). Selection, seed culture, and some agrotechnical problems of sunflower. Translated from the Russian in 1976 by Indian National Scientific Documentation Centre (INSDOC), Delhi, India.

Qiu X et al. (2012) Endogenous hydrogen peroxide is a key factor in the yeast extract-induced activation of biphenyl biosynthesis in cell cultures of Sorbus aucuparia. In: Planta vol. 235 p 217-223.

Radwan O, Gandhi S, Heesacker A et al (2008) Genetic diversity and genomic distribution of homologs encoding NBS-LRR disease resistance proteins in sunflower. Mol Genet Genom 280:111–125

Ranieri A et al. (2003) Early production and scavenging of hydrogen peroxide in the apoplast of sunflower plants exposed to ozone. In: J Exp Bot, 2003, vol. 54, p. 2529-2540.

Riches C, Parker C (1995) Parasitic plants as weeds. In: Press MC, Graves D, eds. Parasitic plants. London: Chapman & Hall, 226–255

Riopel J, Timko M (1995) Haustorial initiation and differentiation. In: Press MC, Graves JD, eds. Parasitic plants. London: Chapman & Hall, 39-79.

Robert S, Simier P, and Fer A (1999). Purification and characterization of mannose-6-phosphate reductase, a potential target for the control of Striga hermonthica and Orobanche ramosa. Aust. J. Plant Physiol. 26, 233-237

Rodrıguez-Ojeda MI, Fernandez-Escobar J, Alonso LC (2001) Sunflower inbred line (KI-374) carrying two recessive genes for resistance against a highly virulent Spanish population of Orobanche cernua Loefl./O. cumana Wallr. race “F”. In: Fer A, Thalouarn P, Joel D, Musselman LJ, Parker C, Verkleij JAC (eds) Proceedings of the 7th international parasitic weed symposium. University of Nantes, France, pp 208–211

Rosebrock T et al. (2007) A bacterial E3 ubiquitin ligase targets a host protein kinase to disrupt plant immunity. Nature 448, 370–374

Ruso J, S Sukno, J Dominguez, J Melero-Vara, and J Fernandez-Martinez (1996) Screening of wild Helianthus species and derived lines for resistance to several populations of Orobanche cernua. Plant Dis. 80:1165–1169.

Ryals J et al. (1996) Systemic acquired resistance. In: Plant Cell, vol. 8, p. 1809-1819.

Ryu H, Han M, Lee S, Cho J, Ryoo N, Heu S, Lee Y, Bhoo S, Wang G, Hahn T, Jeon JS (2006) A comprehensive expression analysis of the WRKY gene superfamily in rice plants during defence response. Plant Cell Rep 25:836–847

Saaverdra del Rio R, J Fernandez-Martinez, and J Melero-Vara. (1994). Virulence of populations of Orobanche cernua Loefl. attacking sunflower in Spain. p. 139–141. In A.H.

Schaffer A, Jacobsohn R, Joel D, Ellias E and Fogelman M (1991). Effect of broomrape (Orobanche spp.) infection on sugar content of carrot root. HortScience, 26, 892-893.

Scheel D (1998) Resistance response physiology and signal transduction. In: Curr Opin Plant Biol, , vol. 1, p. 305-310.

Scholes JD, Press MC (2008) Striga infestation of cereal crops – an unsolved problem in resource limited agriculture. Curr Opin Plant Biol 11:180–186

Schulze B et al. (2010) Rapid heteromerization and phosphorylation of ligand-activated plant transmembrane receptors and their associated kinase BAK1. J. Biol. Chem. 285, 9444–9451

Serghini K, Pérez-de-Luque A, Castejon-Munoz M, Garcia Torres L, JorrÍin J, (2001) Sunflower (Helianthus annuus L.) response to broomrape (Orobanche cernua Loefl.) parasitism: Induced synthesis and excretion of 7-hydroxylated simple coumarin. J. of Exp. Bot. 52: 2227-2234.

Shan L et al. (2008) Bacterial effectors target the common signaling partner BAK1 to disrupt multiple MAMP receptor-signaling complexes and impede plant immunity. Cell Host Microbe 4, 17–27

Sharma Y, Davis K (1997) The effects of ozone on antioxidant responses in plants. In: Free Radic Biol Med, 1997, vol. 23, p. 480-488.

Shen H, Ye W, Hong L, Huang H, Wang Z, Deng X, Yang Q, Xu Z (2006) Progress in parasitic

Shen Q et al. (2007) Nuclear activity of MLA immune receptors links isolate-specific and basal disease-resistance responses. Science 315, 1098–1103

Shergini K, Perez de Luque A, Castejon Munoz M, Garcıa-Torres L, Jorrın JV (2001) Sunflower (Helianthus annuus L.) response to broomrape (Orobanche cernua Loefl.) parasitism: induced synthesis and excretion of 7-hydroxylated simple coumarins. J Exp Bot 52:2227–2234

Shomer-Ilan A (1993) Germinating seeds of the root parasite Orobanche aegyptiaca Pers.excretes enzymes with carbohydrase activity. Symbiosis, 15, 61-70.

Simier P, Veronesi C, Bonnin E, Benharrat H, Fer A, Thalouarn P, (2004) Aggressiveness and pectinolytic activities within populations of Orobanche cumana Wallr., a root parasite of sunflower. COST 849 Meeting, Cordoba, Spain.

Simon-Plas F, Elmayan T, Blein J (2002) The plasma membrane oxidase NtrbohD is responsible for AOS production in elicited tobacco cells. In: Plant J, vol. 31, p. 137-148

Skoric D (1988) Sunflower breeding. Uljarstvo 25 (1):1-90.

Somssich I (2003) Closing another gap in the plant SAR puzzle. In: Cell, vol. 113, p. 815-816.

Sperling P, Heinz E (2003) Plant sphingolipids: structural diversity,biosynthesis, W rst genes and functions. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids 1632:1–15

Spoel S and Dong X (2012) How do plants achieve immunity? Defence without specialized immune cells, Nature Reviews. Immunology, 12, 89-100

Stein M et al. (2006) Arabidopsis PEN3/PDR8, an ATP binding cassette transporter, contributes to nonhost resistance to inappropriate pathogens that enter by direct penetration. Plant Cell 18, 731–746

Stewart G and Press M (1990) The physiology and biochemistry of parasitic angiosperms. Ann. Rev. Plant Phys. Plant Mol. Biol. 41, 127-151.

Sticher L (1996) Mauch-Mani B. and Metraux J.P. Systemic acquired resistance. In: Annu. Rev. Phytopathol, vol. 35, p. 235-270.

Sticher L., Mauch-Mani B. and Metraux (1997) J.P. Systemic acquired resistance. In: Annu. Rev. Phytopathol., vol. 35, p. 235-270.

Sukno S, C Jan, J Melero-Vara, and J Fernandez-Martinez (1998). Reproductive behavior and broomrape resistance in interspecific hybrids of sunflower. Plant Breed. 117:279–285.

Suzuki N et al. (2011) Respiratory burst oxidases: the engines of ROS signaling. In: Curr Opin Plant Biol, vol. 14, p. 691-699.

Swarbrick PJ, Huang K, Liu G, Slate J, Press MC, Scholes JD (2008) Global patterns of gene expression in rice cultivars undergoing a susceptible or resistant interaction with the parasitic plant Striga hermonthica. New Phytol 179:515–529

Takken F, Albrecht M & Tameling W (2006) Resistance proteins: molecular switches of plant defence. Curr. Opin. Plant Biol. 9, 383–390

Tanaka Y, Matsuoka M, Yamanoto N, Ohashi Y, Kano-Murakami Y, Ozeki Y (1989). Structure and characterization of a cDNA clone for phenylalanine ammonia-lyase from cut-injured roots of sweet potato.. Plant physiology 90 (4): 1403–7.

Tang M, Smith C (2001) Elicitor induced defence responses in Medicago sativa. In: New Phytol, vol. 149, p. 401-418.

Tang S, Heesacher A, Kishore VK, Fernandez A, Sadik ES, Cole G, Knapp SJ (2003) Genetic mapping of the Or5 gene for resistance to Orobanche race E in sunflower. Crop Sci 43:1021–1028

Tao Y et al. (2003) Quantitative nature of Arabi dopsis responses during compatible and incompatible interactions with the bacterial pathogen Pseudomonas syringae. Plant Cell 15, 317–330.

Tao Y et al. (2003) Quantitative nature of Arabidopsis responses during compatible and ncompatible interactions with the bacterial pathogen Pseudomonas syringae. Plant Cell 15, 317–330

Thilmony R, Underwood W & He S (2006) Genome-wide transcriptional analysis of the Arabidopsis thaliana interaction with the plant pathogen Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 and the human pathogen Escherichia coli O157:H7. Plant J. 46, 34–53

Thomma BPHJ, Cammue BPA, Thevissen K (2002) Plant defensins. Planta 216:193–202

Thordal-Christensen H et al. (1997) Subcellular localization of H2O2 in plants. H2O2 accumulation in papillae and hypersensitive response during the barley-powdery mildew interaction. In: Plant J, , vol. 11, p. 1187-1194.

Thorogood C & Hiscock S (2010) Specific developmental pathways underlie host specificity in the parasitic plant Orobanche. Plant Signaling & Behavior, 5(3), 275–277

Torres M (2010) ROS in biotic interactions. In: Physiologia Plantarum, vol. 138, p. 414-429.

Torres M, Dangl J, Jones JDG (2002) Arabidopsis gp91phox homologues AtrbohD and AtrbohF are required for accumulation of reactive oxygen intermediates in the plant defense response. In: Proc Natl Acad Sci USA, , vol. 99, p. 517-522.

Torres M, Dangl J. (2005) Functions of the respiratory burst oxidase in biotic interactions, abiotic stress and development. In: Curr Opin Plant Biol, vol. 8, p. 397-403.

Torres M, Jones J & Dangl J (2005) Pathogen-induced, NADPH oxidase- derived reactive oxygen intermediates suppress spread of cell death in Arabidopsis thaliana. Nature Genet. 37, 1130–1134

Truman W, de Zabala M & Grant M (2006). Type III effectors orchestrate a complex interplay between transcriptional networks to modify basal defence responses during pathogenesis and resistance. Plant J. 46, 14–33

Tsuda K, Sato M, Stoddard T, Glazebrook J & Katagiri F (2009) Network properties of robust immunity in plants. PLoS Genet. 5, e1000772. A network approach to plant immunity shows complex interactions between defence hormone signalling pathways acting in both PTI and ETI.

van der Plank J (1968) Disease resistance in plants. Academic Press, 206 p.

van Loon L.C. (1985) Pathogenesis-related proteins. In: Plant. Mol. Biol., vol. 4, p. 111-116.

van Loon L.C., Rep M. and Pieterse C.M. (2006) Significance of inducible defense-related proteins in infected plants. In: Annu. Rev. Phytopathol., vol. 44, p. 135-162.

Velasco L, Perez-Vich B, Jan C. and Fernandez-Martinez J, (2006). Inheritance of resistance to broomrape (Orobanche cumana Wallr.) race F in a sunflower line carrying resistance genes from wild sunflower species. Plant Breed. 126: 67-71

Vieira Dos Santos C, Delavault P, Letousey P, Thalouarn P (2003) Identification by suppression subtractive hybridization and expression analysis of Arabidopsis thaliana putative defence genes during Orobanche ramosa infection. Physiological and Molecular Plant Pathology 62 297–303.

Vieira Dos Santos C, Letousey P, Delavault P, Thalouarn P (2003) Defence gene expression analysis of Arabidopsis thaliana parasitized by Orobanche ramosa. Phytopathology 93:451–457

Viranyi F & Spring O (2011) Advances in sunflower downy mildew research. In: Eur. J. Plant Pathol., , vol. 129, p. 207-220.

Vranceanu A, V Tudor, F Stoenescu, and N Pirvu (1980) Virulence groups of Orobanche cumana Wallr., different hosts and resistance sources and genes in sunflower. p. 74–82. In Proc. 9th Int. Sunflower Conf., Torremolinos, Spain. 8–9 June 1980. Int. Sunflower Assoc., Paris.

Vrânceanu A (2000) Floarea-soarelui hibridă. București: Ceres 520 p.

Wang G et al. (2008) A genome-wide functional investigation into the roles of receptor-like proteins in Arabidopsis. Plant Physiol. 147, 503–517

Wang G et al. (2008) A genome-wide functional investigation into the roles of receptor-like proteins in Arabidopsis. Plant Physiol. 147, 503–517

Wang W, Wen Y, Berkey R & Xiao S (2009) Specific targeting of the Arabidopsis resistance protein RPW8.2 to the interfacial membrane encasing the fungal Haustorium renders broad-spectrum resistance to powdery mildew. Plant Cell 21, 2898–2913

Wegmann K, von Elert E, Harloff H, Stadler M, (1991) Tolerance and resistance to Orobanche. In: K. Wegmann and L.J. Musselman (eds.) Progress in Orobanche Research pp. 318-321.

Wegmann K, von Elert E, Harloff H, Stadler M, (1991) Tolerance and resistance to Orobanche. In: K. Wegmann and L.J. Musselman (eds.) Progress in Orobanche Research pp. 318-321.

Wegmann K, von Elert E, Harloff H, Stadler M. (1991). Tolerance and resistance to Orobanche. In: Wegmann K, Musselman L, eds. Progress in Orobanche research. Proceedings of the International Workshop on Orobanche Research. Tubingen: Eberhard-Karls-Universitat, 318–321

Westwood J. (2000) Characterization of the Orobanche-Arabidopsis system for studying parasite-host interactions. Weed Sci 48:742–748

Westwood J (2000) Characterization of the Orobanche–Arabidopsis system for studying parasite–host interactions. Weed Science 48 742–748.

Westwood J, dePamphilis C, Das M, Fernández-Aparicio M, Honaas L, Timko M, Wafula E, Wickett N, Yoder J (2012) The Parasitic Plant Genome Project: New Tools for Understanding the Biology of Orobanche and Striga, Source: Weed Science, 60(2):295-306.

Westwood JH, Yu X, Foy CL, Cramer CL (1998) Expression of a defense-related 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase gene in response to parasitization by Orobanche spp. Mol Plant Microbe Interact 11:530–536

Wickett, Norman J. et al. (2011) Transcriptomes of the Parasitic Plant Family Orobanchaceae Reveal Surprising Conservation of Chlorophyll Synthesis, Current Biology, Volume 21 , Issue 24 , 2098 – 2104

Wirthmueller L, Zhang Y, Jones J & Parker J (2007) Nuclear accumulation of the Arabidopsis immune receptor RPS4 is necessary for triggering EDS1-dependent defense. Curr. Biol. 17, 2023–2029 The key paper underlying the hypothesis that an active fraction of plant NB-LRR proteins resides in the plant cell nucleus.

Wojtaszek P (1997) Oxidative burst: an early plant response to pathogen infection. In: Biochem J, 1997, vol. 322, p. 681-692.

Xiang T et al. (2008) Pseudomonas syringae effector AvrPto blocks innate immunity by targeting receptor kinases. Curr. Biol. 18, 74–80

Xing W et al. (2007) The structural basis for activation of plant immunity by bacterial effector protein AvrPto. Nature 449, 243–247

Yang Y, Qi M, Mei C (2004) Endogenous salicylic acid protects rice plants from oxidative damage caused by aging as well as biotic and abiotic stress. In: Plant J, vol. 40, p. 909-919.

Zhao Y et al. (2003) Virulence systems of Pseudomonas syringae pv. tomato promote bacterial speck disease in tomato by targeting the jasmonate signaling pathway. Plant J. 36, 485–499

Zhou J & Chai J (2008) Plant pathogenic bacterial type III effectors subdue host responses. Curr. Opin. Microbiol. 11, 179–185

Zipfel C (2008) Pattern-recognition receptors in plant innate immunity. Curr. Opin. Immunol. 20, 10–16

Zipfel C et al. (2004) Bacterial disease resistance in Arabidopsis through flagellin perception. Nature 428, 764–767.

Zipfel C et al. (2006) Perception of the bacterial PAMP EF-Tu by the receptor EFR restricts Agrobacterium-mediated transformation. Cell 125, 749–760.

Lista publicațiilor științifice ce țin de rezultatele obținute în cadrul proiectului cu referință la contractul dat