Identification of differentially expressed biomarkers in the host-parasite interaction in the Brassica napus - Verticillium longisporum system
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Pilz Verticillium longisporum ist ein bodenbürtigers vaskuläres Pathogen, das durch die Wurzel in seinen Wirt Raps (Brassica napus) eindringt. Dort kolonisiert er das Xylem. Krankheitssymptome sind verringertes Sprosswachstum, frühe Seneszenz und geringerer Samenertrag. Das Xylem enthält nur wenige Nährstoffe wie zum Beispiel geringe Aminosäuremengen. Wir haben das Vlaro2 Gen isoliert, das für eine Chorismat Synthase kodiert, indem wir die entsprechende Hefemutante mit einer VL cDNA Bank komplementiert haben. Die Chrorismat Synthase katalysiert die Reaktion zu einem Zwischenprodukt des Aminosäurebiosyntheseweges, von dem aus verschiedene Stoffwechselwege zur Synthese aromatischer Aminosäuren ausgehen. Mit einem neuen RNA-vermittelten Silencing Ansatz konnte die Expression der beiden Isogene des fast diploiden Pilzes um 80% verringert werden. Dies führt zu einer bradytrophen Mutante mit einem partiell auxotrophen Phänotypen. In dieser Mutante ist die Expression des regulatorischen Gens VlcpcA (ähnlich zu to cpcA/GCN4, das den „cross-pathway“ reguliert) während des saprophytischen Wachstums erhöht. Der mutierte Pilz infiziert seine Wirtspflanze B. napus und die Modellpflanze Arabidopsis thaliana mit reduzierter Effizienz. VlcpcA Expression ist in planta sowohl in der Mutante und auch im Wildtyp erhöht. Wir nehmen an, dass die Kolonisierung des Xylems die Induktion der Kontrolle des „cross-pathways“ erfordert, da der Pilz vermutlich eine Imbalance der Aminosäureversorgung kompensieren muss. Zweidimensionale Gelelekrophorese mit anschließender Massensprektrometrie zeigte, dass VL auf den Xylemsaft von Brassica napus mit der Induktion von sechs und der Repression von acht Proteinen reagiert. Die Katalase Peroxidase VICPEA, die zu den am stärksten induzierten Proteinen gehört, wird durch zwei Isogene kodiert, VlcpeA-1 und VlcpeA-2. Die Gene sind zu 98% identisch, was den diploiden oder amphidiploiden Status des Pilzes nochmals belegt. Reduktion der Expression um 80% auf Proteinebene führte zu einer erhöhten Sensitivität gegenüber reaktiven Sauerstoffspezies. Während das saprophytische Wachstum und die initiale Phase der Pflanzeninfektion nicht beeinträchtigt waren, waren die Mutanten in der späten Phase weniger effektiv. Wir schlagen vor, dass die Katalase Peroxidase den Pilz vor möglichem oxidativen Stress in der späten Phase der Krankheit schützt. Wir konnten ebenfalls zeigen, dass VL ein Hybrid zwischen V. dahliae und dem nah verwandten V. albo-altrum ist. VL Isolate haben einen Typ von rDNA, A1xD3 Isolate tragen die V. dahliae rDNA, während die A1xD1 Isolate rDNA mit einer hohen Homologie zu der rDNA von V. albo-atrum tragen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2009) Study of genes of the phytopathogenic fungus Verticillium longisporum involved in the colonization of xylem vessels of its host Brassica napus. PhD thesis
Seema Singh
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(2010) Pilzwachstum in der lebenden Rapspflanze auf dem Prüfstand – Systematische Analyse einer Pilz- Pflanzeninteraktion: Genom, Proteom und Metabolom. GenomXPress 3.10, 4-6
Braus-Stromeyer S. A. & G. H. Braus
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(2010) Silencing of Vlaro2 for chorismate synthase revealed that the phytopathogen Verticillium longisporum induces the cross-pathway control in the xylem. Applied Microbiology and Biotechnology 85: 1961-1976
Singh, S., S. A. Braus-Stromeyer, C. Timpner, V. T. Tran, G. Lohaus, M. Reusche, J. Knüfer, T. Teichmann, A. v.Tiedemann & G. H. Braus
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(2011) Adhesion of the rapeseed pathogen Verticillium longisporum to its host Brassica napus. PhD thesis
Van Tuan Tran
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(2012) Communication between the plant pathogen V. longisporum and its host Brassica napus. PhD theis
Christian Timpner
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(2012) Transcriptional activation and production of tryptophan-derived secondary metabolites in Arabidopsis roots contributes to the defense against the fungal vascular pathogen Verticillium longisporum. Mol Plant
Iven T, Konig S, Singh S, Braus-Stromeyer SA, Bischoff M, Tietze LF, Braus GH, Lipka V, Feussner F, Droge-Laser W
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The plant host Brassica napus induces in the pathogen Verticillium longisporum the expression of functional catalase peroxidase which is required for the late phase of disease. Molecular Plant Microbe Interaction 25, 569-581
Singh S, Braus-Stromeyer SA, Timpner C, Valerius O, von Tiedemann A, Karlovsky P, Druebert C, Polle A, Braus GH
