Untersuchung zum molekularen Mechanismus der chemisch Induzierten Resistenz in Gerste (Hordeum vulgare L.) gegenüber dem Echten Gerstenmehltaupilz (Blumeria graminis f. sp. hordei)
Durch die Applikation von chemischen Resistenzinduktoren kommt es in anfälligen Gerstensorten zu einer deutlich erhöhten systemischen Resistenz gegenüber dem Echten Gerstenmehltaupilz (Blumeria graminis f. sp. hordei, Bgh). Es sollten Gene identifiziert werden, die ursächlich an der Ausbildung dieser Form der Resistenz beteiligt sind und dadurch zur Aufklärung der beteiligten Signalwege beigetragen werden.
Unter Verwendung von cDNA-Arrays wurden aus 1536 Genfragmenten 28 Gene identifiziert, die bislang nicht als chemisch induzierbar beschrieben waren. Für fünf dieser Gene wurde die Induzierbarkeit durch two step RT-PCRs bestätigt. Es handelt sich dabei um drei Gene mit bislang unbekannter Funktion, ein Gen mit Homologie zu Reticulon-ähnlichen Genen und eine Cysteinprotease. Ihre Beteiligung an der Resistenz der Gerste gegenüber Bgh wurde mittels transienten knock downs untersucht. Keines der unter¬suchten Gene scheint als Einzelfaktor für eine erfolgreiche Abwehrreaktion erforderlich zu sein.
Ein sequenzhomologes Gerstengen zu AtEds5, welches in Arabidopsis ursächlich an der pathogen-induzierten SA-Produktion und SAR beteiligt ist, wurde ebenfalls in Gerste transient ausgeschaltet, um seine Beteiligung an der Resistenzausprägung zu überprüfen. Außerdem wurde die Funktion von HvSgt1 während der cIR in Gerste untersucht, da für Sgt1 in Gerste bereits eine Beteiligung an der R-Gen-vermittelten Resistenz gezeigt werden konnte. Des Weiteren wurden die chemisch induzierbaren Gene Bci2, ein blattspezifisches Thionin, Bci4, ein EF-hand Protein und Bci9, eine saure Phosphatase funktionell untersucht. Es standen stabil transgene Pflanzen zur Verfügung, die Bci4 überexprimieren, während Bci2 und Bci9 im transienten Transformationsassay untersucht wurden. Die transienten knock downs von Eds5 und Sgt1 haben keinen Einfluss auf die Penetrationseffizienz von Bgh. Für Bci4 und Bci9 konnte kein signifikanter Einfluss auf die Gersten-Mehltau Interaktion nachgewiesen werden, während der transiente knock down von Bci2 in BTH-behandelten Gerstenblättern zu einer erhöhten Suszeptibiltät gegenüber Bgh führt.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich cDNA-Arrays eher zur Expressionsanalyse, d. h. zur Analyse der Veränderungen in der Zelle, die zur metabolischen Adaption an die Induzierte Resistenz führen, aber nicht unbedingt zur Identifizierung ursächlich an der Resistenzausprägung beteiligter Gene in Gerste eignen. Dazu wäre die Analyse von Mutanten, wie in A. thaliana seit mehreren Jahren praktiziert, besser geeignet. Allerdings ist die Generierung von T-DNA-Insertionslinien in großem Maßstab in Gerste erst in den Anfängen.
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