Untersuchungen zum Resistenzmechanismus der Gerste (Hordeum vulgare L.) gegenüber dem Gerstenmehltaupilz (Blumeria graminis f. sp. hordei)
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Zusammenfassung
WRKY-Transkriptionsfaktoren bilden eine Multigenfamilie mit mindestens 81 Mitgliedern in Reis. Sie binden an so genannte W-Boxen, die vor allem in Promotoren von Genen der Pathogenantwort und senseszenzassoziierten Genen gehäuft auftreten. Bisher sind nur zwei WRKY-Faktoren aus Gerste, SUSIBA2 und HvWRKY1, charakterisiert worden. In dieser Arbeit konnten contigs von 27 weiteren möglichen WRKY-Faktoren aus Gerste in silico identifiziert werden. Davon wurden vier Fragmente und eine vollständige Sequenz kloniert. Es wurde gezeigt, dass sechs von zehn contigs nach Inokulation mit Blumeria graminis f. sp. hordei (Bgh) zu frühen Zeitpunkten induziert werden. Detaillierte Studien wurden mit HvWRKY1 und HvWRKY2, dessen Sequenz aus der GenBank EST-Datenbank gewonnen wurde, durchgeführt. HvWRKY1 und 2 besitzen zu 51 % identische Aminosäuren. Das biphasische Muster der Expressionssteigerung beider Gene nach Bgh-Inokulation unterschied sich nur geringfügig zwischen Ingrid Wildtyp und drei Kultivaren, die eine Mutation im Signalweg von Mlo bzw. Ror1 aufwiesen. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die Expression verschiedener WRKY-Faktoren in Gerste nach Inokulation mit dem Echten Weizenmehltau, mit Fusarium graminearum und nach Verwundung erhöht war. Die Untersuchung der Expression in verschiedenen pflanzlichen Organen zeigte, dass HvWRKY1 und 2 in allen Geweben exprimiert werden, allerdings am stärksten in Blättern. HvWRKY2-mRNA akkumuliert außerdem in reproduktiven Geweben. Die Analyse der ersten 1,9 kb des Promotors von HvWRKY1 ergab, dass dieser sechs vollständige W-Boxen enthält. Diese Anreicherung lässt darauf schließen, dass sie funktionell sind. Mittels konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie konnte nachgewiesen werden, dass GFP:Fusionskonstrukte beider Gene unabhängig von einer Inokulation mit Bgh konstitutiv im Zellkern lokalisiert sind. Die Bedeutung von HvWRKY1 und 2 für die Interaktion von Gerste und Bgh zeigt sich dadurch, dass beide Gene in transienten Transformationsexperimenten als Suszeptibilitätsfaktoren wirkten. Sie waren allerdings nicht in der Lage, die mlo-vermittelte Resistenz zu brechen. Transgene HvWRKY1-RNAi Pflanzen zeigen bisher keinen deutlichen Phänotyp. RNA-Interferenz Experimente mit anderen durch Bgh induzierten Genen demonstrierten, dass der knock-down einer receptor-like protein kinase (RLK) zu erhöhter Resistenz und der mitogen activated protein kinase (MAPK) zu gesteigerter Anfälligkeit führten.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Plant Molecular Biology, 55 (2004), S. 1-15