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Projekt
P07: Regulierung von antimikrobiellen und wirtsspezifischen Effektorproteinen in nützlichen und pathogenen wurzelassoziierten Pilzen
Antragstellerin
Professorin Dr. Alga Zuccaro
Fachliche Zuordnung
Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 520490591
Symbiotische Interaktionen haben sich über Millionen von Jahren entwickelt und zu fein abgestimmten Beziehungen nicht nur zwischen Mikroben und ihren Wirten, sondern auch zwischen den verschiedenen Mitgliedern des Mikrobioms geführt (Mesny, Hacquard, und Thomma 2023). Diese intermikrobiellen Beziehungen wirken sich direkt auf die Pflanzengesundheit aus. Ein Beispiel dafür sind Mikroorganismen, die in Monokultur ein hohes pathogenes Potenzial aufweisen, aber als Teil einer ausgewogenen mikrobiellen Gemeinschaft wirksam eingedämmt werden können. Um dieses Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, haben die Mitglieder des Mikrobioms Mechanismen entwickelt, um ihre Nische und damit auch ihren Wirt gegen Außenstehende zu verteidigen. Der nützliche Wurzelendophyt Serendipita vermifera zum Beispiel wirkt synergetisch mit bakteriellen Mitgliedern des Pflanzenmikrobioms, um Gerste gegen den pathogenen Pilz Bipolaris sorokiniana zu schützen. Bei der Co-Kultur im Boden induzieren S. vermifera und die eng verwandte S. indica die Expression von hydrolytischen Proteinen, die B. sorokiniana bekämpfen und sein Virulenzpotenzial verringern (Mahdi et al., 2022; Sarkar et al., 2019; Eichfeld et al., 2023). Diese Proteine sind Teil eines umfangreichen Arsenals an sekretierten Proteinen, die gemeinhin als "Effektoren" bezeichnet werden (Zuccaro et al., 2011; Zuccaro, Lahrmann und Langen 2014). Die Entdeckung, dass Effektoren gegen andere Mikroben gerichtet werden können, eröffnet spannende Perspektiven für eine nachhaltige Landwirtschaft. Zu verstehen, wie nützliche Pilze Effektoren einsetzen, um ihre Nischen gegen Krankheitserreger zu verteidigen, könnte zu innovativen Strategien für den Pflanzenschutz führen und dazu beitragen, das Potenzial synthetischer mikrobieller Gemeinschaften voll auszuschöpfen. Während immer mehr Effektoren in pflanzenassoziierten Mikroben identifiziert werden, sind die Regulationsmechanismen, die der Expression von Pilzeffektorgenen zugrunde liegen, noch nicht ausreichend erforscht. In diesem Projekt werden groß angelegte zeitaufgelöste transkriptomische Daten, die zuvor in Zusammenarbeit mit dem JGI erstellt wurden, genutzt, um die Genexpressionsnetzwerke von Pilzen in Pflanzen und während der Konfrontation mit anderen Mikroben zu untersuchen. Wir werden TFs identifizieren und funktionell charakterisieren, die die Expression von Effektorgenen regulieren, die an der Pilzakkommodation in Wurzeln und an intermikrobiellen synergistischen Interaktionen und/oder Konkurrenz beteiligt sind. Unsere spezifischen Ziele sind: 1) TFs zu identifizieren, die die Expression von Effektorgenen in nützlichen Wurzelendophyten während intermikrobieller und Mikroben-Gerste-Interaktionen regulieren; 2) eine Pipeline für die Identifizierung und Analyse koregulierter mikrobieller Gene als Reaktion auf verschiedene biotische Stimuli zu entwickeln; 3) die Analyse in Zusammenarbeit mit den anderen Mitgliedern der RU auf andere Pilze mit anderen Lebensweisen auszuweiten.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
