Die Rolle von Hfq und exRNAs bei Infektionen von Pflanzen mit Xylella fastidiosa

• Antragstellerin: Professorin Dr. Silke Robatzek
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433194101

Dieses Projekt befasst sich mit Erkrankungen der Leitgefäße von Nutzpflanzen durch Xylella fastidiosa (Xf), einem komplexen Problem in der Landwirtschaft, und wird den Prozess der bakteriellen Vesikelbildung bei Wirtsinteraktionen aufklären. Wir nehmen an, dass Xf wegen eines fehlenden Typ III Systems extrazelluläre Vesikel (EVs) verwendet, um immunmodulatorische Effektoren, einschließlich extrazellulärer (ex)RNAs, zu sekretieren. Dies wird durch Erkenntnisse der 1. Förderperiode gestützt, die zeigen, dass kleine (s)RNAs, messenger (m)RNAs und RNA-bindende Proteine (RBPs) z.B. tRNA-Ligasen und Hfq mit Xf-EVs assoziiert sind. Angesichts der Tatsache, dass Hfq an bakterieller RNA Interferenz (RNAi) beteiligt ist, streben wir in der 2. Förderperiode an, ein Verständnis i) der RNA-EV-Beladung zu erlangen, einschließlich der phänotypischen Charakterisierung von Δhfq-Mutanten und der Identifizierung von Hfq-gebundenen RNAs und Komplexen. Dies wird in Zusammenarbeit mit C1 Goesmann und B2 Kehr möglich sein. Ermutigt durch unsere ersten Beobachtungen der dsRNA-vermittelten antibakteriellen Gen-Silencing werden wir unsere Strategien zur sprühinduzierten Gen- Silencing (SIGS) und Wirt-induzierten Gen-Silencing (HIGS) verbessern, indem wir RNAs entwickeln, die mit Hfq (mit A6 Šečić) kompatibel sind. ii) In Zusammenarbeit mit A4 Weiberg werden wir infektionsrelevante evRNAs evaluieren und ihre vorhergesagten pflanzlichen Zielgene untersuchen, indem wir entsprechende genetische Mutanten und Reporter-Linien, die evRNAs binden, phänotypisieren. iii) Angesichts der wahrscheinlichen genetischen Redundanzen innerhalb der Argonaut (AGO)-Genfamilie und des durch B5 Meister verfügbaren Verfahrens werden wir uns mit der Rolle von AGO beim Wirtsgen-Targeting durch Xf-sRNAs in Arabidopsis thaliana und, wenn es die Zeit erlaubt, in Oliven befassen. Dies wird zu den AGO-Forschungsaktivitäten mehrerer Gruppen und vergleichenden Studien innerhalb der RU5116 beitragen. Mit B5 Meister werden wir auch einen „Anchor-away“-Ansatz erforschen, bei dem TNRC6-ähnliche Peptide transgen exprimiert werden. iv) Um einen RNA-Transfer zwischen Bakterien und Pflanzen zu untersuchen, werden wir mit A4 Weiberg und B3 Feldbrügge zusammenarbeiten und modernste Reportersysteme einsetzen. Unser Ziel ist es, eine Rolle bakterieller evRNAs während der Infektion zu ermitteln, die, wenn sie verstanden wird, zur Entwicklung von RNA-basierten Strategien gegen Xf und gentechnisch veränderte Pflanzen, die gegen evRNAs von Xf resistent sind, genutzt werden könnte.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5116: “exRNA”: Kommunikation in der Wirtspflanzen-Mikroben-Interaktion durch extrazelluläre RNA