Multidimensionale Wechselwirkung zwischen Xanthomonas oryzae TALEs und dem Reisgenom

• Antragsteller: Professor Dr. Jens Boch; Dr. Jan Grau
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261742732

Ziel dieses Antrags ist es, die Interaktion zwischen pflanzenpathogenen Xanthomonas-oryzae-Bakterien und der Wirtspflanze Reis (Oryza sativa) in mehreren Dimensionen durch einen interdisziplinären Ansatz zwischen Biologie und Bioinformatik zu untersuchen. Das Projekt konzentriert sich auf TALEs (transcription activator-like effectors), bei denen es sich um Schlüssel-Virulenzfaktoren von X. oryzae handelt. TALEs fungieren als Transkriptionsfaktoren in Pflanzenzellen und induzieren die Expression von Zielgenen. Zunächst werden spezifische TALE-Ziele in Reis auf ihre Rolle bei der bakteriellen Virulenz untersucht. Zweitens werden genomweite Vorhersagen von TAL-Boxen mit Total-RNA-seq-Daten kombiniert, um neue TALE-Ziele nicht nur in proteinkodierenden Genen, sondern auch in nichtkodierenden RNAs nachzuweisen. Drittens wird die TALE-vermittelte Genaktivierung zeitabhängig untersucht. Während primäre TALE-Ziele innerhalb der ersten 24 bis 48 Stunden nach der Infektion aktiviert werden, steigt die Anzahl der differentiell exprimierten Gene zwischen 24 und 48 Stunden dramatisch an. Eine definierte Anzahl sekundärer TALE-Ziele sollte der Aktivität regulatorischer TALE-Ziele zuzuschreiben sein, z. B. solchen, die als Transkriptionsfaktoren fungieren. Die Aufklärung dieser Netzwerke wird unser Verständnis von TALEs im gesamten Infektionsprozess vertiefen. Schließlich wird die evolutionäre Dimension von TALEs in der Interaktion zwischen Pathogen und Wirt analysiert, indem resistente Pflanzen infiziert werden, die durch Genome Editing erzeugt wurden. Die Auswahl und Analyse von Bakterien, die diese Resistenzen überwinden, geben Aufschluss über die möglichen Anpassungen in TALE-Genen. Dies wird helfen, Strategien für die Züchtung von Pflanzen mit dauerhaften Resistenzen zu entwickeln. Im Rahmen des Projekts werden Sequenzierungstechnologien mit sehr langer Readlänge untersucht, um die hochrepetitiven X.-oryzae-Genome zu entschlüsseln und die erfolgreiche AnnoTALE-Bioinformatik-Toolbox für TALEs erweitert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen