Evolution der quantitativen Krankheitsresistenz von Eudicots gegen nekrotrophe pilzliche Krankheitserreger

• Antragsteller: Professor Dr. Remco Stam
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490719370

ResiDevo zielt darauf ab, die Mechanismen zu verstehen, die der Diversität und Evolution der Krankheitsresistenz gegen nekrotrophe pilzliche Krankheitserreger in Pflanzen zugrunde liegen. Unsere Schlüsselhypothese, abgeleitet aus unseren vorläufigen Daten und evolutionären Theorien ist, dass viele QDR-Gene früh in der Evolution der Angiospermen entstanden sind und unterschiedliche Regulationsmechanismen erworben haben, die zu unterschiedlichen QDR-Reaktionen in modernen Pflanzenpopulationen führen. Das Ziel dieses Vorhabens ist es, globale Reaktionen auf nekrotrophe Pilze in Pflanzen aus zwei botanischen Familien zu vergleichen, um daraus allgemeine Regeln abzuleiten, die der Diversifizierung dieser Reaktionen auf verschiedenen evolutionären Skalen (intra- und interspezifisch) zugrunde liegen. Wir verfolgen vier Hauptziele, indem wir vergleichende Analysen an Pflanzenarten aus den Familien Brassicales (Arabidopsis thaliana und andere) und Solanales (Solanum chilense u.a.) und zwei Ascomyceten-Pathogenen mit ähnlicher Lebensweise (nekrotroph, foliar, asexuell) und kontrastierendem Wirtsspektrum (Generalist und Spezialist) als Organismen für diesen Ansatz.Wir werden: 1) Die intra- und interspezifische Variation in den QDR-Phänotypen der Pflanzen charakterisieren und die wichtigsten quantitativen Trait-Loci (QTLs) der Resistenz identifizieren. 2) Die Vielfalt der transkriptionellen Reprogrammierung während der QDR auf verschiedenen Ebenen dokumentieren: Spezies, Familie, Ordnung. 3) die Evolution von Sequenz und Expression von Genen, die auf Pilzpathogene reagieren, auf Populations-, Gattungs- und Familienebene untersuchen und 4) Schlüsselkomponenten der QDR validieren und die genomweiten Auswirkungen der Rekrutierung von Transkriptionsfaktoren in die QDR untersuchen.Diese interdisziplinäre Arbeit wird noch einzigartige Datensätze für evolutionäre Studien von Pflanzen-Mikroben-Interaktionen erzeugen, einschließlich: 1) Phänotypische Diversität auf einer vergleichbaren Skala für verschiedene Pflanzen, die mit Pilzen aus zwei verschiedenen Klassen der Ascomyceten inokuliert wurden. 2) Ein bisher einzigartiger Transkriptomik-Datensatz, der es erlaubt, eine Reihe wichtiger theoretischer Vorhersagen zu testen und nach Genen zu suchen, die zum QDR-Phänotyp in verschiedenen Spezies beitragen. 3) Vollständige evolutionäre Analysen von pathogen-responsiven Genen in verschiedenen Pflanzenlinien und 4) Eingehende funktionelle Charakterisierung der Rolle einiger Transkriptionsfaktoren in QDR und der genomweiten Konsequenzen ihrer natürlichen Sequenz-/Regulationsdiversifizierung.ResiDEvo wird zu konzeptionellen Fortschritten bei der Evolution des pflanzlichen Immunsystems führen. Es wird die Rolle neuartiger Resistenzmechanismen, die über zwei botanische Familien hinweg konserviert sind, identifizieren und validieren und dank der Daten, die an einbezogenen kultivierten Arten generiert wurden, vielversprechende Anwendungsperspektiven bieten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Dr. Sylvain Raffaele