Aktivierung pflanzlicher Abwehrreaktionen durch Komponenten des Typ III-Sekretionssystems von Xanthomonas campestris pv. vesicatoria

• Antragstellerin: Professorin Dr. Daniela Büttner
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408211019

Pflanzen verteidigen sich gegen bakterielle Pathogene durch die Induktion von basalen Abwehrreaktionen, die meist nach Erkennung sogenannter PAMPs ("pathogen-associated molecular patterns") aktiviert werden. Spezialisierte Gram-negative pathogene Bakterien sind jedoch in der Lage, pflanzliche PTI ("PAMP-triggered immunity")-Reaktionen mit Hilfe von translozierten Effektorproteinen zu unterdrücken. Die Translokation von Effektorproteinen wird häufig durch ein Typ III-Sekretionssystem (T3S-System) vermittelt, welches evolutionär mit dem bakteriellen Flagellum verwandt ist. Während die Hauptkomponente des extrazellulären flagellären Filamentes ein gut untersuchtes PAMP ist, wurde für Komponenten von translokationsassoziierten T3S-Systemen bislang keine Beteiligung an der Induktion von PTI-Reaktionen nachgewiesen.Um eine potentielle PAMP-Aktivität des translokationsassoziierten T3S-Systems zu analysieren, haben wir Infektionsstudien mit Mutanten des pflanzenpathogenen Bakterium Xanthomonas campestris pv. vesicatoria durchgeführt, welche kein T3S-Translokon besitzen und damit keinen Transportkanal für Effektorproteine in der pflanzlichen Plasmamembran bilden. Vorarbeiten zeigten, dass Translokon-defiziente Stämme pflanzliche Abwehrgene induzieren und in Wirts- und Nicht-Wirtspflanzen (z.B. Arabidopsis) nachfolgende Infektionen unterdrücken. Da die PTI-Reaktionen in Abwesenheit des T3S-Systems oder des extrazellulären T3S-Pilus deutlich reduziert waren, agieren vermutlich extrazelluläre Komponenten oder Substrate des T3S-Systems als PAMPs.Ziel des Projektes ist die Charakterisierung der PAMP-Aktivität von extrazellulären Komponenten oder Substraten des T3S-Systems von X. campestris pv. vesicatoria und die Identifizierung pflanzlicher Gene, die an den induzierten PTI-Reaktionen beteiligt sind. Durch Infektionsexperimente soll ein möglicher genereller Einfluss der induzierten PTI-Reaktionen auf potentielle Pathogene untersucht werden. Für die Charakterisierung der PTI-Reaktionen soll die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies und Ethylen, die Aktivierung Mitogen-aktivierter Proteinkinasen, die Kalloseeinlagerung in die Zellwand und die Induktion von Abwehrgenen analysiert werden. Um die mit dem T3S-System assoziierte PAMP-Aktivität näher zu charakterisieren, wird der Einfluss von Kulturüberständen, gereinigten Kandidatenproteinen oder Peptiden auf die Induktion von PTI-Reaktionen analysiert. Pflanzliche Gene, die an der Immunantwort beteiligt sind, sollen durch Kartierungsexperimente in unterschiedlichen Arabidopsis-Akzessionen identifiziert werden, die sich in den durch das T3S-System induzierten PTI-Reaktionen unterscheiden. Durch die geplanten Experimente sollen pflanzliche Abwehrstrategien, die durch Komponenten des T3S-System induziert werden, näher charakterisiert und ein möglicher Nutzen von translokationsdefizienten X. campestris pv. vesicatoria-Stämmen oder Komponenten des T3S-Systems für den Pflanzenschutz analysiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen