Mini-Chromosomen als horizontale Gen-Shuttles im Multihost-Blast-Pilz

• Antragstellerin: Cristina Barragan, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 506550091

Magnaporthe oryzae ist ein äußerst verheerendes Pflanzenpathogen, welches eine Vielzahl von Getreidearten, sowie Wildgräser, infizieren kann. Blast-Pilz M. oryzae-Stämme, welche für die bisherigen Pandemien bei Nutzpflanzen verantwortlich sind, haben einen klonalen Ursprung und vermehren sich ungeschlechtlich. Trotz der fehlenden genetischen Veränderung durch Rekombination gelingt es M. oryzae sich schnell an seinen Wirt anzupassen und Krankheitsresistenzen zu überwinden, was eine große Herausforderung für die Entwicklung Blast-resistenter Nutzpflanzen darstellt. Dies wirft ebenfalls die Frage auf, wie sich klonale M. oryzae-Stämme ständig an neue Wirte anpassen können, obwohl sie nur über begrenzte genetische Vielfalt verfügen.Ich stelle die Hypothese auf, dass genetisches Material wie Virulenzfaktoren, zwischen M. oryzae-Stämmen horizontal durch Mini-Chromosomen übertragen werden kann. Des Weiteren stelle ich die Hypothese auf, dass diese kleine (500kb - 3Mb) überzählige Chromosomen, die als horizontale Gen-Shuttles fungieren, wichtige Determinanten der klonalen Anpassung von M. oryzae sind. Vorhergehende Analysen des Gastgeberlabors ergaben das Vorhandensein eines Mini-Chromosoms unbekannter Herkunft in einem klonalen Reis-infizierenden M. oryzae-Stamm nahe. Die Sequenz des neuartigen mChr zeigt am meisten Ähnlichkeit mit Sequenzen von Wildgräser-infizierenden M. oryzae-Stämmen. Diese M. oryzae-Stämme, die nicht kultivierte Gräser infizieren, treten im Feld gemeinsam mit reisinfizierenden M. oryzae-Stämmen auf, was darauf hindeutet, dass die fremde Mini-Chromosom-Sequenz von dort stammt. Darüber hinaus trägt das neuartige Mini-Chromosom eine Reihe bereits bekannter, sowie potentiell neuartiger, Virulenzgene, was darauf hindeutet, dass es die Virulenz beeinflussen kann. Ich werde auf diesen spannenden Ergebnissen aufbauen, und den ersten Fall eines horizontalen mChr-Transfers zwischen pflanzenpathogenen Pilzen im Feld nachweisen, indem ich: i) den Ursprung des neuartigen Mini-Chromosoms bestimme und ii) seine Auswirkungen auf die Virulenz des Wirts feststelle. Um diese beiden Ziele zu erreichen, werde ich eine Kombination aus vergleichenden genomischen, pilzgenetischen und pflanzenpathologischen Ansätzen verwenden.Nach Abschluss dieses Vorhabens werde ich nachgewiesen haben, dass der horizontale Mini-Chromosomentransfer nicht nur im Feld vorkommt, sondern auch eine Triebkraft für die Wirtsanpassung im Blast-Pilz ist.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Sophien Kamoun, Ph.D.