Molekularbiologische Charakterisierung der pathogenen Interaktion zwischen Aphanomyces euteiches (Oomycota) und Leguminosen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Oomycet Aphanomyces euteiches verursacht eine wirtschaftlich relevante Wurzelfäuleerkrankung bei Leguminosen. Mit der Etablierung von Medicago truncatula als Modellsystem für molekularbiologische Untersuchungen an Leguminosen ist die Vorraussetzung für eine Untersuchung der molekularen Grundlagen dieser parasitischen Pflanzen-Oomyceten Interaktion gegeben. In diesem Projekt wurde die M. truncatula- A. euteiches Interaktion sowohl auf Transkriptions- als auch auf Proteomebene untersucht. Somit wurden Gene der Wirtspflanze identifiziert, die während der Interaktion induziert sind oder an der Vermittlung einer erhöhten Toleranz beteiligt sein könnten. Zwei Genfamilien wurden für nähere Funktionsstudien ausgewählt: Proteaseinhibitoren und PR (pathogenesis related) Proteine der Klasse 10. Mehrere Gene mit Ähnlichkeiten zu Proteaseinhibitoren werden in A. euteiches-infizierten Medicagowurzeln induziert, in nichtinfizierten Kontrollwurzeln waren dagegen keine Transkripte nachweisbar. Für Proteaseinhibitoren wurden bisher hauptsächlich Funktionen als direkte Gegenspieler von Proteasen parasitischer Organismen beschrieben. Ein Ausschalten des pathogeninduzierten Proteaseinhibitors MtTi2 mittels RNAi erzeugte jedoch keinen infektionsrelevanten Phänotyp, wahrscheinlich aufgrund von redundanter Funktionen anderer während der Infektion ebenfalls induzierter Proteaseinhibitoren. Da Proteaseinhibitoren in letzter Zeit auch vermehrt Funktionen an endogenen Signalübertragungswegen zugesprochen werden, wurden die Transkriptionsprofile von MtTi2 knock-down und Kontrollwurzeln verglichen. Hier zeigte sich Unterschiede in den Transkriptionsprofilen zwischen Kontroll- und RNAi-Wurzeln auftraten, was für eine Beteiligung von MtTi2 an endogenen Signalübertragungswegen spricht. Aus einer M. truncatula Ökotypen-Sammlung wurden 2 Linien ausgewählt, die eine im Vergleich zur M. truncatula Jemalong A17-Linie, erhöhte bzw. verminderte Toleranz gegenüber A. euteiches aufweisen. Außerdem wurden Pflanzen vor der Infektion mit dem Pathogen mit arbuskulären Mykorrhizapilzen inokuliert und somit der bioprotektive Effekt einer bestehenden Mykorrhizasymbiose auf eine folgende A. euteiches-Infektion untersucht. Als dritter Faktor, der zur erhöhten Toleranz gegenüber dem Pathogen führt, wurde der Einfluss exogener ABA auf die Infektion analysiert. Ein Vergleich der relativen Expressionsstärken von PR10-Proteinen unter allen untersuchten Bedingungen ergab, dass sich der Grad der Infektion des Wurzelsystems in der Expressionsstärke spezifischer Mitglieder dieser Genfamilie widerspiegelt. Untersuchungen von Wurzeln mit verminderter PR10 Expression Linien zeigten einen überraschenden Phänotyp: eine deutlich erhöhte Toleranz gegenüber A. euteiches. Somit könnten PR10-Proteine eine Schlüsselrolle bei der Infektionsentwicklung spielen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2003) Transcriptional profiling of Medicago truncatula roots after infection with Aphanomyces euteiches (oomycota) identifies novel genes upregulated during this pathogenic interaction. Physiological and Molecular Plant Pathology 63(1): 17-26
Nyamsuren O, Colditz F, Rosendahl S, Bekel T, Meyer F, Küster H, Franken P, Krajinski F
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(2004) Proteomic approach: identification of Medicago truncatula proteins induced in roots after infection with the pathogenic oomycete Aphanomyces euteiches. Plant Mol Biol 55: 109-20
Colditz F, Nyamsuren O, Niehaus K, Eubel H, Braun HP, Krajinski F
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(2005) Proteomic profiling unravels insights into the molecular background underlying increased Aphanomyces euteiches-tolerance of Medicago truncatula. Plant Mol Biol 59: 387-406
Colditz F, Braun HP, Jacquet C, Niehaus K, Krajinski F
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(2007) Silencing of PR-10-like proteins in Medicago truncatula results in an antagonistic induction of other PR proteins and in an increased tolerance upon infection with the oomycete Aphanomyces euteiches. Planta 226: 57-71
F. Colditz, K. Niehaus and F. Krajinski
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(2007) Suppression of the pathogen-inducible Medicago truncatula putative protease-inhibitor MtTi2 does not influence root infection by Aphanomyces euteiches but results in transcriptional changes from wildtype roots. Plant Science 173: 84-95
O. Nyamsuren, C. Firnhaber, N. Hohnjec, A. Becker, H. Küster and F. Krajinski
