Identifizierung, Charakterisierung und Funktionsanalyse von Determinanten der Suszeptibilität und Resistenz im Pathosystem Gerste / Echter Gerstenmehltaupilz
Der Echte Gerstenmehltaupilz, Blumeria graminis f.sp. hordei (Bgh), ist ein obligatbiotropher Ektoparasit der Gerste (Hordeum vulgare L.). Die Penetration derEpidermiszellwand durch den Pilz ist Voraussetzung zur Einstülpung der Plasmamembranund der nachfolgenden Etablierung von Haustorien, die der Ernährung des Pathogens dienen.Zur Verhinderung der Penetration der Zellwand verfügt die Gerste unter anderem über einapoplastisch wirkendes Abwehrsystem. Die Expression des apoplastischen pathogenesis related(PR) Protein 1B in Gerstenblättern nach Bgh Inokulation korrelierte zeitlich und räumlichmit den Resistenzreaktionen verschiedener anfälliger und resistenter Gerstenlinien. Zurfunktionellen Analyse wurde die Expression von PR-1b durch RNA Interferenz mittels transienterbiolistischer Transformation von PR-1b-dsRNA inhibiert. Da der transiente knockdownvon PR-1b die Penetrationsresistenz der Gerste erniedrigte, handelt es sich bei PR-1Bwahrscheinlich um ein Protein des extrazellulären Pathogenabwehrkomplexes.
Viele Erreger beeinflussen pflanzliche Signaltransduktionskaskaden, um bestimmte physiologischeEigenschaften der Wirtszelle wie zum Beispiel den Aufbau des Zytoskeletts und denRedoxzustand ihren Bedürfnissen anzupassen. An diesen Prozessen sind in tierischen wieauch in pflanzlichen Systemen kleine G-Proteine der RAC/ROP Familie beteiligt. In einemPCR-basierten Kandidatengenansatz wurden sechs unterschiedliche Gersten-cDNA-Sequenzenidentifiziert, die für RAC/ROP Proteine der Gerste kodieren. Der transiente knock-downvon RACB durch RNA Interferenz erhöhte die Penetrationsresistenz von Wildtyp Gerstenliniengegenüber Bgh. In Gerstenlinien, die einen Defekt im Ror1- Gen aufweisen, zeigte derknock-down von RACB jedoch keinen Effekt. Dies bedeutet, dass die durch RNAi von RacBvermittelte Resistenz, ebenso wie die mlo-Resistenz von funktionellem ROR1 abhängig ist.Die Überexpression von konstitutiv aktiviertem RACB, RAC3, ROP4 und ROP6 führte zu einererhöhten Anfälligkeit von Gerste gegen Bgh, während die Überexpression von konstitutivaktivem RAC1 und RACD keinen Einfluss auf die Gerste - Bgh Interaktion zeigte. Somitsind einige der kleinen G-Proteine spezifische Suszeptibilitätsfaktoren in der Regulation derPenetrationsresistenz von Gerste gegen Bgh. Die intrazelluläre Lokalisation vonGFP:RAC/ROP Fusionsproteinen zeigte eine konstitutive Assoziation aller RAC/ROPProteine mit der Plasmamembran. Diese ist für die Funktion der RAC/ROP Proteineessentiell, da die Verhinderung der Plasmamembranassoziation durch Mutagenese derLokalisationsdomäne mit einem Verlust der Suszeptibilität-erhöhenden Funktion in derGerste - Bgh Interaktion einhergeht.
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