dTALE-translozierende Pseudomonas syringae als Werkzeug zur Analyse räumlich koordinierter Immunantworten

• Antragsteller: Dr. Haseong Kim
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573337768

Dieses Projekt zielt darauf ab, die räumliche Komplexität der Effektor-getriggerten Immunität (ETI) in Arabidopsis zu entschlüsseln, indem Pseudomonas syringae verwendet wird, das gentechnisch so modifiziert wurde, dass es synthetische Transkriptionsaktivator-ähnliche Effektoren (dTALEs) liefert. Traditionelle Modelle der Pflanzenimmunität, wie das Zigzag-Modell, werden derzeit erweitert, um räumliche Antwortebenen zu berücksichtigen, in denen Effektor-zielgerichtete PRIMER-Zellen und umgebende BYSTANDER-Zellen gemeinsam eine lokalisierte Abwehrzone bilden. Bestehende Ansätze sind jedoch nicht in der Lage, Pflanzenzellen in unterschiedlichen Infektionszuständen unter nativen Infektionsbedingungen zuverlässig zu unterscheiden. Um dieses Problem zu lösen, haben wir ein neuartiges Reportersystem entwickelt, bei dem dTALEs, die durch P. syringae geliefert werden, die robuste Transkription gewünschter Reporter-Gene auslösen. Soweit uns bekannt ist, handelt es sich hierbei um den ersten Bericht über die funktionale dTALE-Translokation durch P. syringae, wodurch eine hochsensitive Markierung von PRIMER-Zellen möglich wurde – selbst bei geringer Bakterienkonzentration und zu sehr frühen Infektionszeitpunkten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Reportersystemen lässt sich unser dTALE-basiertes System nahtlos in transkriptomische Analysen integrieren, da die Reporter eine transkriptionelle Signatur hinterlassen, die bis auf Einzelzellebene nachvollziehbar ist. Unsere Vorarbeiten bestätigen die erfolgreiche Injektion von dTALEs in Arabidopsis Zellen durch P. syringae welche Aktivierung endogener Zielgene ohne Erzeugung transgener Pflanzen ermöglichen. Außerdem können mithilfe von Fluorescence-Activated Nuclei Sorting (FANS) PRIMER- und Nicht-PRIMER-Wirtszellkerne für weitere Analysen angereichert werden. Das in diesem Antrag vorgeschlagene Arbeitsprogramm umfasst drei Hauptschritte: (1) die Erzeugung von dTALE-induzierbaren Arabidopsis-Reporterliniien im Wildtyp- und NLR-Knockout-Hintergrund, (2) die Identifikation von ETI-Markergenen, die spezifisch für PRIMER- und BYSTANDER-Zellen sind, mithilfe von räumlicher Transkriptomik und FANS/RNA-seq, und (3) die funktionelle Analyse dieser Marker mittels Promoter-Reporter-Assays und gezielter Aktivierung durch dTALEs. Dieser Ansatz wird räumliche Zusammenhänge der ETI aufklären und der Forschungsgemeinschaft neue experimentelle Werkzeuge für die Untersuchung räumlicher- und zellspezifischer Aspekte pflanzlicher Immunantworten liefern.

• DFG-Verfahren: Stelle