Regulation der Pathogenabwehr durch Zellwandintegrität-Signale in Pflanzen

• Antragsteller: Dr. Timo Engelsdorf
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 471591813

Zellwände sind von grundlegender Bedeutung für das Wachstum, die Entwicklung und die Stressresistenz von Pflanzen. Die funktionellen Anforderungen an die Zellwandstruktur unterscheiden sich dabei in Abhängigkeit von der aktuellen Entwicklungs- und Umgebungssituation. Die Zellwandintegrität (cell wall integrity, CWI) wird durch Plasmamembran-lokalisierte Proteine überwacht, die bei Beeinträchtigung der Integrität nachgeschaltete Reaktionen induzieren, um eine Anpassung der Zellwand zu ermöglichen. Diese Reaktionen sind mit dem zellulären Stoffwechsel und mit Signalnetzwerken koordiniert, beispielsweise während einer Pathogeninfektion. Vorherige Arbeiten haben gezeigt, dass CWI-Signale in Arabidopsis thaliana durch pflanzliche Elicitor-Peptide (PEPs) reguliert werden, die möglicherweise einen Crosstalk zwischen CWI und Abwehrsignalwegen vermitteln. Im ersten Teil dieses Projekts werden wir (i) molekulare Komponenten identifizieren, die für die Erkennung von PEP-Signalen bei Zellwandschäden erforderlich sind und (ii) die Rolle von stressabhängigen Veränderungen in der Lokalisierung und der Prozessierung von PEP-Propeptiden untersuchen. Im zweiten Teil des Projekts werden wir die Aktivierung und Regulation von Abwehrreaktionen bei einer Beeinträchtigung der CWI untersuchen. Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass die Akkumulation von Phytoalexinen durch Zellwandschäden ausgelöst und durch PEPs reguliert wird. Um den Crosstalk zwischen CWI- und PEP-Signalwegen näher aufzuklären und dessen Einfluss auf die Pathogenabwehr zu charakterisieren, werden wir (i) die Beiträge der Rezeptorkinase THESEUS1 und des Elicitor-Peptids PEP3 in diesem Prozess untersuchen, (ii) Gene identifizieren, die für den Crosstalk zwischen CWI- und PEP-Signalwegen erforderlich sind und (iii) die Wirksamkeit von CWI-abhängigen Abwehrreaktionen gegen den Zellwand-penetrierenden phytopathogenen Pilz Colletotrichum higginsianum analysieren.Dieses Projekt wird mit Hilfe genetischer, zellbiologischer und physiologischer Methoden neue Erkenntnisse über die Koordination von abiotischen/Zellwand- und biotischen Stresssignalen erzielen und den Einfluss dieser Signalwege auf die Abwehr von Pathogeninfektionen ermitteln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Christa Testerink