Mechanisms leading to azole resistance in Fusarium graminearum
Final Report Abstract
Um Fusarium graminearum und damit die von ihm produzierten Mycotoxine, die vom Erntegut in Lebens- und Futtermittel gelangen können, zu kontrollieren, werden seit langem Fungizide der Klasse der Azole eingesetzt, was in diesem Pilz zur Entwicklung einer quantitativen Resistenz in Feldpopulationen führte. Wir haben in einem in vitro selektiertem Stamm mit erhöhter Azoltoleranz zwei Kandidatengene (FgAZR1 und FgAZR2) entdeckt, welche gegenüber der Wildtypreferenz veränderte DNA-Sequenzen tragen, die zu Aminosäureaustauschen führen. In diesem Projekt wurden diese Gene funktionell untersucht. Nach Transformation verschiedener DNA-Konstrukte für die homologe Rekombination in F. graminearum wurden die resultierenden transgenen Stämme hinsichtlich Azoltoleranz getestet. Dabei zeigte sich, dass im Wildtypstamm die Einführung eines einzigen Basenaustausches in FgAZR1, das für einen nicht charakterisierten Transkriptionsfaktor codiert, genügte um die zuvor in den adaptierten Stämmen beobachtete quantitative Resistenz zu erzeugen. Demgegenüber hatten die in den adaptierten Stämmen vorhandenen Sequenzveränderungen in FgAZR2 keine Bedeutung für die Entstehung von Azolresistenz. Die verschiedenen Mutanten zeigten weder eine verminderte Virulenz in Weizen oder Mais, noch eine verminderte Vitalität in vitro, noch ein Problem sexuell oder asexuell Sporen zu bilden. Allerdings produzierten in vitro sowohl die Deletions- also auch die Punktmutanten von FgAZR1 signifikant weniger Zearalenon als der WT. Transkriptomdaten, die mit RNAseq erzeugt wurden, zeigten zum einen Gene an, die bereits als Azol-responsiv beschrieben worden waren, z.B. solche die für Cytochrom P450, Transporter, Transkriptionsfaktoren codieren. Interessanterweise zeigte der Vergleich der Δazr1 Mutanten mit dem WT darüber hinaus, dass einige SM Cluster durch die Deletion hochreguliert wurden. Ferner wurde ein CAPS-Test entwickelt, mit dessen Hilfe sich in Feldisolaten die Punktmutation in FgAZR1 leicht nachweisen lässt, welche zu quantitativer Azolresistenz in den Adaptanten geführt hat.
