Nonhost resistance of Arabidopsis thaliana to Phytophthora infestans

• Antragsteller: Professor Dr. Dierk Scheel (†)
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 37945452

• Erstellungsjahr: 2015

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Der Oomycet "Phytophthora infestans" verursacht in seiner Wirtspflanze "Solanum tuberosum" die Kraut- und Knollenfäule, wirtschaftlich wohl die bedeutendste Krankheit der Kartoffel. Die Modellpflanze "Arabidopsis thaliana" dagegen ist in der Lage, einen Befall durch "P. infestans" erfolgreich abzuwehren. Untersuchungen dieser Nichtwirtsresistenz zeigten, dass die atypische Myrosinase PEN2 für die Penetrationsresistenz von Arabidopsis gegen "P. infestans" von Bedeutung ist. Ausgehend von Indolglucosinolaten katalysiert PEN2 die Synthese von indolischen Substanzen, die durch den ABC-Transporter PEN3 in den apoplastischen Raum gelangen und dort die Penetration von Pathogenen inhibieren. Um weitere Komponenten der Nichtwirtsresistenz zu identifizieren, wurde, ausgehend von der Mutante "pen2", ein genetischer Screen durchgeführt, in dem 14 unabhängige Mutanten identifiziert werden konnten, die eine verstärkte Antwort auf P. infestans-Inokulation zeigten und die als "enhanced response to Phytophthora" (erp)-Mutanten bezeichnet wurden. Im Rahmen des Projekts wurden durch Marker-gestützte Kartierung und Re-Sequenzierung der Genome die betroffenen Gene von zwei Mutanten identifiziert. In der Mutante "erp6" ist das Gen für "Enhanced Disease Resistance1" mutiert, das als negativer Regulator für Zelltod fungiert. "ERP1" kodiert für die Sterolester-Synthase Phospholipid-Sterol-Acyltransferase1. Der Ausfall dieses Gens führt zu einer aberranten Kalloseablagerung nach P. infestans-Inokulation, was auf eine Bedeutung der Sterolhomöostase für die Pathogenantwort schließen lässt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2014) Supervised Penalized Canonical Correlation Analysis
  Thum A, Mönchgesang S, Westphal L, Lübken T, Rosahl S, Neumann S, Posch S
  
• Impaired sterol ester synthesis alters the response of Arabidopsis thaliana to Phytophthora infestans. The Plant Journal, Vol. 73. 2013, Issue 3, pp. 456–468.
  Kopischke M., Westphal L., Schneeberger K., Clark R., Ossowski S., Wewer V., Fuchs R., Landtag J., Hause G., Dörmann P., Lipka V., Weigel D., Schulze-Lefert P., Scheel D., Rosahl S.
  
• Mutations in ENHANCED DISEASE RESISTANCE1 (EDR1) alter the response of Arabidopsis thaliana to Phytophthora infestans and the bacterial PAMPs, flg22 and elf18. Molecular Plant-Microbe Interactions, Vol. 28. 2015, Number 2, pp. 122-133.
  Geissler K, Eschen-Lippold L, Naumann K, Schneeberger K, Weigel D, Scheel D, Rosahl S, Westphal L
  
• MATE transporter-dependent export of hydroxycinnamic acid amids. The Plant Cell, Vol. 28. 2016 , Issue 2, pp. 583 - 596.
  Dobritzsch, M., Lübken, T., Eschen-Lippold, L., Gorzolka, K., Blum, E., Matern, A., Marillonnet, S., Böttcher, C., Dräger, B., Rosahl, S.