Pilzliche Entwicklung von Überdauerungsformen von Verticillium und die Infektion von Wirtspflanzen

• Antragsteller: Professor Dr. Gerhard H. Braus
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270947635

Bodenbürtige, pflanzenpathogene Pilze der Gattung Verticillium dahliae bilden melanisierte Mikrosklerotien, die im Boden überdauern und dort mehr als eine Dekade überleben können. Die Entwicklung pilzlicher Überlebensstrukturen ist häufig verbunden mit der Biosynthese spezifischer Sekundärmetabolite. Die Keimung der Mikrosklerotien wird durch Stoffe aus Wurzeln passender Wirtspflanzen ausgelöst. Diese führen zu einem gezielten Wachstum der Pilzhyphe in Richtung der Pflanzenwurzel. V. dahliae kolonisiert den Wurzelkortex und dringt in das vaskuläre System ein. Im Xylem beginnt die Bildung von pilzlichen Sporen, die durch den Pflanzensaft innerhalb des Wirts verteilt werden. Die Besiedlung der Pflanze durch V. dahliae kann zur Ausprägung von zahlreichen Krankheitssymptomen bei bis zu 400 verschiedenen Pflanzen in der Landwirtschaft führen. Dieses Forschungsprojekt hat zum Ziel das komplexe Zusammenspiel zwischen den Vta-Som1-Velvet Transkriptionsfaktoren und Hac1 aus der „unfolded protein response“ in Verticillium zu untersuchen. Diese Proteine regulieren aufeinander folgende und miteinander verbundene genetische Netzwerke für die Entwicklung, Infektion und die Bildung von Überdauerungsstrukturen pflanzenpathogener Verticillium Isolate. Die VTA-SOM1-VELVET Netzwerke antworten auf die äußere biotische (z.B. das Mikrobiom in der Rhizosphäre, die Pflanze) und abiotische Umgebung und auch auf interne Signalwege. VTA-SOM1-VELVET Netzwerke müssen die Genexpression kontrollieren und anpassen um eine angemessene pilzliche Antwort des Wachstums, der Abwehr, der Entwicklung oder der Sekretion zu veranlassen. Wir werden analysieren (i) wie die verschiedenen VTA-SOM1-VELVET Netzwerke koordiniert und verbunden sind und welche Gene direkt durch die Transkriptionsfaktoren kontrolliert werden. Wir werden (ii) posttranslationale Modifikationen wie Phosphorylierung und Ubiquitinierung/ Deubiquitinierung bestimmen sowie die Stabilitätskontrolle der Transkriptionsfaktoren der VTA-SOM1-VELVET Netzwerke untersuchen. Dies beinhaltet auch deren Einfluss auf die pilzliche Entwicklung und Virulenz. Hierfür werden wir eine Kombination genetischer, zellbiologischer, proteomischer und metabolomischer Methoden sowie Pathogenitätsexperimente verwenden. Dies beinhaltet unter anderem die Konstruktion und Untersuchung von Deletionsstämmen, GFP-Pulldowns, ChIPSeq sowie Wurzel- und Pflanzeninfektionsexperimente. Unser Hauptziel ist ein detailliertes Verständnis der unterschiedlichen wichtigen Kontrollschritte für die Bildung von Mikrosklerotien am Ende der Vegetationsperiode, das Wachstum der Hyphen aus Mikrosklerotien im Boden, die Anlagerung des Pilzes an die Wurzel, die darauf folgende Kolonisierung der Wirtspflanze und die Ausprägung von Krankheitssymptomen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen