Analyse COI1-abhängiger Signalprozesse in Arabidopsis Wurzeln nach Infektion mit dem Pilzpathogen Verticillium longisporum

• Antragstellerin: Professorin Dr. Christiane Gatz
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 247673584

Der pilzliche Krankheitserreger Verticillium longisporum ist ein bodenbürtiges Pathogen, das besonders bei Raps großen Schaden anrichten kann. Unsere Analyse der V. longisporum/Arabidopsis Interaktion hat zwei unerwartete Ergebnisse aufgezeigt: (1) COI1, der Rezeptor des pflanzlichen Abwehrhormons Jasmonsäure-Isoleucin (JA-Ile), muss in Wurzeln vorhanden sein, damit der Spross Krankheitssymptome ausprägt. (2) Diese COI1 Funktion ist unabhängig von pflanzlichem JA-Ile oder einem pilzlichen JA-Ile Struturanalogon. Ziel des Projekts ist die Identifikation des die Krankheit verstärkenden mobilen Signals und die Aufklärung der für seine Synthese notwendigen COI1-abhängigen aber JA-Ile-unabhängigen Signalkette. Während der ersten Förderperiode soll Next Generation Sequencing (NGS) pilzliche und/oder pflanzliche Gene identifizieren, die differenziell in infizierten Wurzeln der JA-Ile Biosynthesemutante aos und der JA-Ile Rezeptormutante coi1 exprimiert werden. Promotoren ausgewählter Gene sollen mit den Kodierregionen für fluoreszierende Proteine fusioniert und in Arabidopsis bzw. V. longsiporum transformiert werden. Konfokale Mikroskopie soll anschließend gleichzeitig die Expression von pflanzlichen und pilzlichen Infektionsmarkergenen darstellen. Informationen über die Genexpression (Zeitpunkt, Zelltypspezifität) und über die Kodierregion sollen als Kriterien für die Erstellung einer Liste von Kandidatengenen dienen, die für die Synthese des mobilen Signals verantwortlich sein könnten. Diese Liste soll durch die Analyse der korrespondierenden Mutanten überprüft werden. Zur Unterstützung der Hypothese, dass COI1 in diesem Funktionszusammenhang unabhängig von JA-Ile wirkt, sollen coi1 Pflanzen mit Transgenen komplementiert werden, die für COI1 Proteine kodieren, in denen kritische Aminosäurereste der Ligandenbindedomäne mutiert wurden. Weiterhin soll die Bedeutung der COI1-degradierbaren JAZ Repressoren mithilfe von Pflanzen untersucht werden, die ein dominant negatives JAZ Protein in Wurzeln exprimieren. Das Two-Hybrid-System soll in mehreren Varianten angewendet werden, um neue Interaktionspartner von COI1 zu identifizieren. Transgenen Pflanzen bzw. Mutanten sollen bezüglich ihres Krankheitphänotyps und bezüglich der Expression der COI1-abhängigen/JA-Ile-unabhängigen Genen analysiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen