Ringschlussreaktionen von Phenylphenalenonen und Musellarinen in Musaceae, infiziert mit dem reporterfluoreszierenden Fusarium odoratissmum Tropical Race 4

• Antragsteller: Dr. Dirk Jürgen Hölscher
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533861813

Das Projekt untersucht wichtige Teile der Interaktion von Bananen mit dem Pilz Fusarium odoratissimum Tropical Race 4 (TR4; früher bekannt als Fusarium oxysporum f. sp. cubense Race 1 (Foc R1)), der derzeit die weltweite Bananenproduktion bedroht. Dieser DFG-FWF-Antrag besteht aus sechs Arbeitsprogrammen (WP1-WP6). Die Kultivierung von zwei verschiedenen Bananensorten mit unterschiedlichem Resistenzgrad gegenüber TR4 und die TR4-Inokulation der beiden Bananensorten (WP1) ermöglicht Bestimmungen der phytochemischen Profile und der Verteilung der Isotope, insbesondere Cu und S, auf zellulärer Ebene. Ein Kombination verschiedener Massenspektrometrietechniken ermöglicht die Detektion der anvisierten Verbindungen und Elemente (WP2). High-resolution transcriptome mappin g der Musa-TR4- Interaktion unter Verwendung des fluoreszierenden Reporters Fusarium TR4 erlaubt das Erstellen räumlich aufgelöster Karten der Genexpression. Einzelmolekül-Fluoreszenz-in-situ Hybridisierung (smFISH) soll durchgeführt werden, um die räumlich-zeitliche Genexpression ausgewählter PP/ML-Biosynthesegene (Polyphenoloxidasen (PPOs)) zu erreichen (WP3). Die wesentliche Grundlage unseres Projektes sind hypothetische, detailliert- mechanistische Überlegungen zu den Reaktionsabläufen der Biosynthese von Phenylphenalenonen (PPs) und Musellarinen (MLs) und eine Auswertung der genetischen Informationen des Musa-Genoms und verschiedener Musa-Transkriptome, die die Stellung unserer wichtigsten Forschungsenzyme, der PPOs, herausstreichen (WP4 und WP5). Das Arbeitspaket WP4 beschäftigt sich mit der biochemischen Bildung von o-Dihydroxy-Verbindungen und o-Chinonen linearer Diarylheptanoide, den anschließenden Ringschlussreaktionen dieser Verbindungen und der von als Arbeitshypothese aufgestellten enzymatisch katalysierten Bildung der aromatischen Systeme der PPs und MLs. PPOs sind unsere Enzymkandidaten für diese Reaktionsschritte. Die PPOs sollen molekularbiologisch erarbeitet und durch biochemische und Röntgenkristallstrukturanalyse charakterisiert werden (WP5). Schließlich sollen mögliche antifungale Wirkungen von PPs und MLs und ihrer Cu-Komplexe in Bioassays untersucht werden (WP6).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr.-Ing. Heidi Halbwirth; Dr. Christian Molitor