Analyse des Transkriptionsfaktor-Netzwerks zur Kontrolle der Biosynthese Tryptophan-abgeleiteter antimikrobieller Verbindungen in Arabidopsis Wurzel und Blatt

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Dröge-Laser
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252581827

Die Biosynthese von Sekundärmetaboliten mit anti-mikrobieller Aktivität ist eine effektive pflanzliche Strategie zur Abwehr pathogener Mikroorganismen. In der Modellpflanze Arabidopsis leiten sich Camalexin und Indol-Glucosinolate (IG) von dem Primärstoffwechselprodukt Tryptophan (Trp) ab. Beide Verbindungen führen zur Wuchsinhibition von einer Reihe von Pflanzenpathogenen. Der komplexe Trp-abhängige Sekundärstoffwechsel wird auf Transkriptionsebene hoch-koordiniert reguliert und stellt damit ein ideales Modellsystem für die Analyse regulativer Transkriptions-Netzwerke dar. Mehrere Transkriptionsfaktoren (TF) wurden bereits als Regulatoren dieses Stoffwechselweges für den oberirdischen Teil der Pflanze beschrieben. Interessanterweise sind im Bereich der Wurzel andere TF aktiv, deren Identität bisher vollständig ungeklärt ist. Ziel dieses Projektes ist die Identifizierung von Master-Regulatoren für den vollständigen Biosyntheseweg bzw. einzelner seiner Zweige und der Vergleich der TF-Netzwerke in Wurzel und Blatt. Zur Identifizierung neuer wurzelspezifischer TF wird ein Hochdurchsatz-Screening-System in Wurzel-Protoplasten (Protoplast Trans Activation, PTA) genutzt, mit dem zur Zeit 1500 Arabidopsis TF untersucht werden können. Kandidaten-TF werden mit Hilfe von induzierbaren gain- und loss-of-function Ansätzen in Bezug auf Regulation der Zielgene, direkte Promotor-Bindung (Chromatin-Immunoprezipitation, ChIP), regulatorisch relevante Promotor-cis-Elemente, sowie veränderte Metabolit-Profile und Pathogenantwort funktionell charakterisiert. Bereits existierendes Vorwissen soll mit den neu erhobenen TF-Daten genutzt werden um die koordinierte Regulation dieses wichtigen Sekundärstoffwechselweges mit Hilfe hierarchischer TF-Netzwerke zu beschreiben. Diese hier erlangten Ergebnisse sind ebenfalls von hohem Wert für die Erzeugung Pathogen-resistenter Nutzpflanzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen