Immunsensoren an der Zelloberfläche überwachen pflanzliche Mikrobiota

• Antragstellerin: Professorin Dr. Stefanie Ranf-Zipproth
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401843486

Pflanzen-assoziierte Mikrobiota können die Gesundheit und Krankheitsresistenz von Wirtspflanzen deutlich verbessern. Es besteht daher ein großes agrarwirtschaftliches Interesse, Mikrobiota-Mitglieder und ihre funktionellen Eigenschaften, die nutzbringend für Pflanzen sind, zur Entwicklung nachhaltiger Anwendungsmaßnahmen im Agrarmanagement zu identifizieren. Für eine erfolgreiche Implementierung müssen wir die Faktoren, die die Etablierung der Mikrobiota-Gemeinschaft beeinflussen, verstehen. Pflanzen erkennen sowohl pathogene als auch nicht-pathogene Mikroben anhand konservierter Mikroben-assoziierter Molekülmuster mittels Mustererkennungsrezeptoren an der Zelloberfläche, die musterinduzierte Immunität auslösen. Vermutlich formt das pflanzliche Immunsystem mikrobielle Gemeinschaften, indem es das Ausmaß der Besiedlung überwacht und selektiv das Eindringen ins Gewebe reguliert. Ziel dieses Projekts ist es, die Rolle der Rezeptorkinase LORE als Modell für Mustererkennungsrezeptoren bei der Kontrolle des bakteriellen Blattmikrobioms in Arabidopsis thaliana zu verstehen, mittels Untersuchung (1) der Fähigkeit der Mikrobiota, Blattgewebe von Pflanzen mit veränderter LORE-Expression epiphytisch und endophytisch zu besiedeln, (2) welche Mikrobiota-Mitglieder LORE-abhängige Muster-induzierte Immunität auslösen, (3) der gewebe- und zelltypspezifischen Funktion von LORE in der Eindämmung von epiphytischem Wachstum, Gewebeinvasion und endophytischer Kolonisation, und (4) der LORE-abhängigen induzierten Resistenz gegen Pathogeninfektionen. Gnotobiotische Mikrobiota-Rekolonisierungsexperimente mit definierten, aus Blättern stammenden synthetischen Bakteriengemeinschaften (SynComs) unter kontrollierten Umweltbedingungen ermöglichen es, Veränderungen in der Wirtsimmunität mechanistisch mit der Mikrobiotazusammensetzung und -verteilung in Blättern zu verknüpfen. Ein tieferes Verständnis des Wechselspiels von pflanzlicher Immunität und Mikrobiota wird die zukünftige Anwendung nutzbringender Mikroben zur Steigerung von Produktivität und Krankheitsresistenz von Kulturpflanzen stärken.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2125: Dekonstruktion und Rekonstruktion der pflanzlichen Mikrobiota "DECRyPT"
• Internationaler Bezug: Schweiz