Transkriptomanalyse der <i>Arabidopsis</i>-Wurzel nach Infektion mit dem pilzlichen Pathogen <i>Verticillium longisporum</i> und Identifizierung von transkriptionellen Regulatoren der Pathogenantwort

Verticillium longisporum ist ein Xylem-besiedelnder, bodenbürtiger Pilz, welcher zu gravierenden Ertragseinbußen im Rapsanbau führt. Untersuchungen der Pflanze-Pathogen-Interaktion des auf Brassica-Arten spezialisierten Pilzes können in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana durchgeführt werden, da diese anfällig gegenüber V. longisporum ist und die bei Raps beobachteten Krankheitssymptome entwickelt. In der vorliegenden Arbeit sollten genetische Faktoren aus A. thaliana identifiziert werden, welche die Interaktion mit V. longisporum beeinflussen. Ein besonderer Fokus lag auf der Charakterisierung der frühen transkriptionellen Reaktion von A. thaliana-Wurzeln.In einem Microarray-Experiment wurden Transkripte bestimmt, die in Wurzeln einen und drei Tage nach Verticillium-Infektion differentiell exprimiert sind. Die Transkriptomanalyse zeigte, dass die Infektion eine massive transkriptionelle Reprogrammierung auslöst, wobei besonders Transkripte der biotischen Stressantwort induziert werden. Die Microarray-Daten wurden für eine Auswahl von Transkripten in einem Zeitreihen-Experiment durch qPCR validiert und für ein Transkript wurde exemplarisch mittels Luciferase-Reporter-Pflanzen eine lokale Induktion in den direkt mit Pilzmycel in Kontakt stehenden Wurzelbereichen gezeigt.Besonders Biosynthese-Gene des Phytoalexins Camalexin sind in V. longisporum-infizierten Wurzeln transkriptionell induziert. Auch biochemisch konnte in infiziertem Wurzelgewebe eine Camalexin-Akkumulation nachgewiesen werden. In Untersuchungen der Camalexin-Biosynthese-Mutanten pad3 und cyp79b2/b3 konnte nur für die cyp79b2/b3-Mutante eine verstärkte Ausprägung der durch V. longisporum-Infektion ausgelösten Krankheitssymptome gezeigt werden. In der cyp79b2/b3-Mutante ist zusätzlich die Synthese von Indol-Glucosinolaten unterbunden. Für eine Induktion von Indol-Glucosinolat-abstammenden Metaboliten während der Abwehrreaktion spricht die durch Verticillium ausgelöste transkriptionelle Induktion von CYP81F2 und der PEN2-homologen Glycosyl-Hydrolase At3g60120. Eine PEN2/CYP81F2-abhängige Metabolisierung von Indol-Glucosinolat konnte kürzlich als wichtige Komponente der Basalresistenz identifiziert werden (Bednarek et al. 2009; Clay et al. 2009).In einem weiteren Ansatz wurden Transkriptionsfaktor-Überexpressionslinien auf ihre Resistenz gegenüber V. longisporum untersucht. Unter Anwendung einer neu etablierten Transformationsroutine wurde die A. thaliana Transkriptionsfaktor ORF Überexpressions Kollektion (AtTORF-EX) erstellt. In einem Screening wurden Überexpressionslinien von Ethylene Responsiv Element Binding Factors (ERF) nach Linien durchmustert, welche resistent gegenüber systemischer Kolonisation durch V. longisporum sind. Unter den resistenten Kandidaten-Linien traten gehäuft phylogenetisch verwandte ERF-Faktoren der Gruppe IX auf.Außerdem zeigten die Überexpressionslinien der nach V. longisporum-Infektion transkriptionell induzierten Transkriptionsfaktoren ERF#105 und ANAC042 eine erhöhte Resistenz gegenüber V. longisporum. Eine qPCR-Analyse ergab, dass in den ANAC042-Überexpressionslinien die durch V. longisporum-Infektion induzierbaren Transkripte CYP71A12 und At1g26380 konstitutiv exprimiert werden.

Author dc:creator

• Iven, Tim Eberhard

Contributors dc:contributor

• Dröge-Laser, Wolfgang Prof. Dr.
• Gatz, Christiane Prof. Dr.
• Feussner, Ivo Prof. Dr.
• Kramer, Wilfried PD Dr.

• 570 Biowissenschaften, Biologie
• Biologie
• Verticillium longisporum
• Glucosinolat
• Camalexin
• PEN2
• PAD3
• ERF
• NAC042
• Transkriptionsfaktor
• Arabidopsis thaliana
• Wurzel
• Pilz
• Pathogen
• Glucosinolate
• Transcription factor
• root
• Fungus
• 42 Biologie
• 42.13 Molekularbiologie
• 42.43 Pflanzengenetik
• WVN 000 Pflanzenpathologie
• WVK 000 Pflanzengenetik

Licence

• https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/

Language dc:language

ger

Identifier

https://dx.doi.org/10.53846/goediss-351
urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2425-5
webdoc-2425
627602274

OAI identifier oai:identifier

oai:ediss.uni-goettingen.de:11858/00-1735-0000-0006-AD9D-C