Characterization of Blumeria graminis peptides as potential effectors targeting barley RAC/ROP proteins
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Pflanzen und ihre Pathogene stehen in einem permanenten Wettstreit. Nicht-adaptierte Pathogene sind unfähig, die vordersten Linien der natürlichen Immunität von Pflanzen zu überwinden, wohingegen angepasste Pathogene Anfälligkeit verursachen, indem sie in der Interaktion mit der Pflanze Virulenzeffektoren exprimieren. Pflanzen haben wiederum spezifische Resistenzproteine evolviert, die Effektoren direkt oder indirekt erkennen und so genotypspezifisch Immunität wieder herstellen. Das Verständnis der molekularen Mechanismen der Manipulation von pflanzlichen Zielproteinen durch Effektorfunktionen wird als Möglichkeit gesehen, innovative Ansätze zur Etablierung nachhaltiger Resistenzen zu generieren, z.B. durch rezessiv vererbte oder dominant negative Resistenzen. Das Wissen über die Effektorfunktionen von Blumeria graminis f.sp. hordei (Bgh), dem Erreger des Echten Gerstenmehltaus, ist derzeit noch gering. Wir haben ROPIP1 als einen Effektor von Bgh identifiziert, der den pflanzlichen Anfälligkeitsfaktor RACB, eine monomere RHO GTPase, adressiert. RACB ist in die Anfälligkeit er Gerste involviert und ein molekularer Schalter in der Zellpolarität und der Organisation des Mikrotubuli-Zytoskeletts. RACB wird unter anderem durch MAGAP1 (microtubule-associated ROP GTPase activating protein 1) kontrolliert. ROPIP1 assoziiert mit RACB und MAGAP1 an Mikrotubuli und löst eine Fragmentierung von Mikrotubuli aus. Das ROPIP1 Protein ist im infizierten Gewebe, in pilzlichen Infektionsstrukturen und im Zytoplasma infizierter Pflanzenzellen nachweisbar. Genetische Experimente unterstützen eine Funktion von ROPIP1 in der Virulenz von Bgh auf Gerste. Insgesamt erscheint ROPIP1 als ein wirtstranslozierter Effektor, der Gerstenzellen in einen Zustand versetzt, in dem sie für die Etablierung von Haustorien als essenziellen Infektionsstrukturen des Pilzes zugänglich sind. Bemerkenswert ist, dass RACB-ähnliche RHO Proteine von Wirbeltieren und Mensch prominente Ziele von bakteriellen Virulenzeffektoren und Zytotoxinen sind. RHO Proteine sind also in Pflanzen und Tieren konservierte Ziele von Virulenzstrategien von Pathogenen aus unterschiedlichen Reichen. Überraschender Weise ist ROPIP1 durch einen offenen Leserahmen auf einem repetitiven Element kodiert, das viele Paraloge im Bgh Genom aufweist. Das zeigt eine Neofunktionalisierung dieses Elements als Gen mit Virulenzfunktion und eröffnet die Möglichkeit in hoch repetitiven Genomen filamentöser Pathogene ein neues Virulenzpotenzial zu entdecken.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2010) Effektor-vermittelte Anfälligkeit der Gerste gegen Blumeria graminis f.sp. hordei. Kurzfassung der Beiträge zur Deutschen Pflanzenschutztagung 2010. Julius Kühn Archiv 428: 202
Hückelhoven R, Huesmann C, Preuss J, Eichmann R, Höfle C
- (2011) Cell biology of the plant–powdery mildew interaction. Current Opinion in Plant Biology 14: 738-746
Hückelhoven R, Panstruga R
- (2013) The powdery mildew fungus Blumeria graminis reprograms barley for triggering susceptibility. Nova Acta Leopoldina 114 (391): 61-68
Hückelhoven R, Hoefle C, Proels R, Eichmann R
- (2014) Barley susceptibility factor RACB is a potential target of an atypical effector of Blumeria graminis. Poster Abstract 292, International Congress of Molecular Plant Microbe Interactions, Rhodes, Greece, July 2014
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- (2014) Cellautonomous defense, re-organization and trafficking of membranes in plant-microbe interactions. New Phytol.
Dörmann P, Kim H, Ott T, Schulze-Lefert P, Trujillo M, Wewer V, Hückelhoven R
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/nph.12978) - (2014) ROPIP1-a Bgh-derived peptide with the potential of targeting RACB. Report from the annual meeting of the DPG working group “Host Parasite Interaction”. Journal of Plant Disease and Protection 121: 43
Nottensteiner M, Preuss J, Hückelhoven R
- (2014) The RAC/ROP GTPase RACB is a susceptibility factor of barley to powdery mildew, a regulator of microtubule organization and an effector target Poster Abstract 635, International Congress of Molecular Plant Microbe Interactions, Rhodes, Greece, July 2014
Hückelhoven R, Hoefle C, Reiner T, Scheler B, Schnepf V, Zechmann B, Nottensteiner M
