Isolierung und Charakterisierung Pathogen-induzierter Gene der Gerste (Hordeum vulgare L.) und Markerentwicklung für den Mlg Resistenzgenlocus mittels cDNA-AFLP
In Gerste vermittelt das Resistenzgen Mlg Resistenz gegenüber bestimmten Rassen des Echten Gerstenmehltaupilzes (Blumeria graminis f.sp. hordei, Bgh). In dieser Arbeit konnte über die Darstellung differentieller Genexpression in Mlg- und mlg-Gerstenlinien mittels cDNA-AFLP (amplified fragment length polymorphism) ein neuer Marker für den Mlg Resistenzgenlocus generiert werden. Der Marker CAPS9-1 (cleaved amplified polymorphic sequence) zeigte in allen getesteten Gerstenlinien außer Palmella Blue zuverlässig den Mlg-Locus an. Das Resistenzgen konnte jedoch nicht isoliert werden. Eine Mlg-spezifische Transkript-akkumulation Abwehr-relevanter Gene nach Inokulation mit Bgh wurde im cDNA-AFLP und in anschließenden Genexpressionsanalysen nicht festgestellt.
Ungefähr 3,5 % der 16500 im cDNA-AFLP dargestellten Genfragmente waren vier und zwölf Stunden nach Inokulation mit Bgh in Gerstenblättern differentiell reguliert. 120 dieser früh induzierten cDNA-Fragmente wurden isoliert und sequenziert. Neben einem pilzlichen Gen konnten Gerstengene identifiziert werden, die zu einem großen Teil für Proteine aus den Bereichen Phenylpropanoidstoffwechsel, Redox-Regulation und Signaltransduktion kodieren. Für rund ein Viertel der cDNA-Fragmente fanden sich entweder keine homologen Sequenzen in den Datenbanken oder sie kodieren für Proteine mit unbekannter Funktion. Von 28 überprüften Bgh-induzierten Genen akkumulierten fünf auch nach Behandlung mit dem chemischen Resistenzinduktor BTH (Benzo(1,2,3)-thiadiazolcarbothionsäure-S-methyl-ester). Drei dieser chemisch induzierten Gene lassen sich dem Phenylpropanoid-metabolismus zuordnen. Bei einem Vergleich der Genexpression nach Inokulation mit Bgh und dem Nichtwirt-Pathogen Blumeria graminis f.sp. tritici zeigte sich, dass einige Gene durch das Nichtwirt-Pathogen sogar stärker induziert waren.
Einer MAP Kinase und einem WRKY Transkriptionsfaktor konnten durch Funktions-analysen im transienten Transformationsassay eine Bedeutung in der Gerste-Bgh Interaktion zugeordnet werden. Silencing der MAP Kinase mittels RNA Interferenz führte zu einer erhöhten Suszeptibilität von Gerstenblättern gegenüber Bgh. Die funktionale MAP Kinase scheint in Gerste damit eine Bedeutung für die Ausbildung von Resistenzreaktionen zu haben. Ein knockout des WRKY Transkriptionsfaktors resultierte dagegen in einer um ca. 30 % erhöhten Resistenz von Gerstenblättern gegenüber Bgh. Somit könnte es sich bei diesem Protein um einen Suszeptibilitätsfaktor handeln, der Abwehrreaktionen negativ reguliert.
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