Mechanistic analysis of the defence status of low-allergenic carrot and tomato plants

• Antragsteller: Professor Dr. Karl-Heinz Kogel
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 30717895

Die Karottenallergie ist eine der häufigsten Arten von Birkenpollen-assoziierten Nahrungsmittelallergien. In Mitteleuropa leiden etwa 24% der Lebensmittelallergiker unter allergischen Symptomen nach Aufnahme von Karotten. Negative Reaktionen auf Karotten werden aufgrund kreuzreagierender IgE-Epitope zwischen den Hauptallergen Proteinen aus Pollenantigen der großen weißen Warzenbirke (Betula verrucosa), z.B. dem Bet v 1, und den homologen Nahrungsmittelproteinen hervorgerufen. Bet v 1 und das Hauptallergen der Karotte (Daucus carota) Dau c 1 gehören zur Pathogenese-assoziierten Proteinfamilie 10 (PR10). Zur Gruppe der PR10 gehören kleine ubiquitäre Pflanzenproteine, welche sowohl durch mikrobielle Krankheitserreger, als auch durch abiotischen Stress induziert werden. Sie tragen zum allergenen Potenzial von Früchten und Gemüse, einschließlich Karotte, bei. Zwei sehr ähnliche PR10 Isoformen wurden bereits in Karotten identifiziert und als Karottenallergene Dau c 1.01 und Dau c 1.02 bezeichnet. In der zweiten Förderperiode von DFG-PAK132 (dies entspricht unserer ersten Projektphase) haben wir hypoallergene Karotten durch Unterdrückung der Expression der beiden Dau c 1 Isoformen (Dau c 1.01 und Dau c 1.02) mittels der RNA-Interferenz-Technologie (RNAi) erstellt. Darüber hinaus haben wir eine neue dritte Isoform, das Dau c 1.03, identifiziert, deren allergenes Potential von den Projektpartnern Mahler und Vieths gezeigt werden konnte. Die Abnahme des allergenen Potentials in hypoallergenen Dau c 1.01 und Dau c 1.02 knock-down (KD) Pflanzen war ausreichend, um im Haut-Prick-Test eine reduzierte allergene Reaktivität bei Patienten mit Karottenallergie zu erreichen. Die phytopathologische Evaluierung der hypoallergenen Karottenpflanzen zeigte keinen Unterschied in der Anfälligkeit gegenüber der Pflanzenpathogene Alternaria dauci, Alternaria radicina und Botrytis cinerea im Vergleich zur Wildtyp-Karotte.Während Dau c 1 Isoformen eindeutig zu Allergien beitragen, ist über ihre Wirkungsweise in der Karottenentwicklung und Krankheitsresistenz nur wenig bekannt. Basierend auf den Ergebnissen der vorherigen Förderperiode von DFG-PAK132, und zur weiteren Charakterisierung von hypoallergenen Karotten ist es das Ziel der nächsten Projektphase, hypoallergene Karotten mit multiplem knock-down/knock-out von Dau c 1 Isoformen herzustellen. Zur Erstellung von doppelt und dreifach supprimierten Dau c 1 Karottenpflanzen wird einerseits die RNA-Interferenz-Technologie (RNAi) und andererseits die neue TALE-Technologie (TALEs: transcription activator-like effectors) eingesetzt. Dau c 1 supprimierte/knock-out Pflanzen sollen charakterisiert und deren veränderte Abwehrreaktion auf übliche Karottenkrankheitserreger getestet werden. Darüber hinaus werden unseren Projektpartnern ausgewählte Linien für die Bewertung (i) einer möglichen kompensatorischen Veränderung in der Proteinzusammensetzung und (ii) des allergenen Potenzials durch Haut-Prick-Tests, mündliche Provokation und Bioassays zur Verfügung gestellt. Zudem werden wir eine Pathotypisierung hypoallergener Tomatenpflanzen vornehmen, die in der Gruppe des Projektpartners Sonnewald erstellt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen