The role of reactive oxygen species (ROS) in development and pathogenicity of phytopathogenic fungi

• Applicant: Professor Dr. Paul Tudzynski
• Subject Area: Organismic Interactions, Chemical Ecology and Microbiomes of Plant Systems
• Term: from 1999 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5189658

Eine der frühesten pflanzlichen Abwehrreaktionen gegen Pathogene ist die Bildung aktiver Sauerstoffspezies (AOS), wobei z.B. H2O2 cytotoxisch wirkt, Zellwandpolymere oxidativ vernetzt und wahrscheinlich weitere Abwehrreaktionen induziert. Ob AOS-Entgiftungsmechanismen durch ein Pathogen für eine Infektion bedeutsam sind, wurde bisher kaum beachtet und soll detailliert an dem Modellsystem Claviceps purpurea/Roggen untersucht werden. Nach unseren Vorarbeiten induziert der biotrophe Pilz C. purpurea in kompatiblen Interaktionen Peroxidase-Aktivität sowie Lignifizierungen in Wirtszellwänden und penetriert wachsende Xylemzellen, die im Zuge ihrer ontogenetischen Lignifizierung massiv H2O2 bilden. Das Pathogen bildet mindestens zwei extrazelluläre Katalasen und eine Superoxiddismutase, welche die Wirkungen der AOS supprimieren könnten. Bisher wurden zwei pilzliche Katalasegene und ein SOD-Gen isoliert und durch Genausschaltung wurde gezeigt, daß der Ausfall der einen extrazellulären Katalase die Pathogenität des Pilzes nicht beeinträchtigt. Wir wollen die pilzlichen AOS-entgiftenden Enzyme (Katalasen, SODs, ggf. Peroxidasen) funktional umfassend charakterisieren. Die kodierenden Gene sollen isoliert, charakterisiert und ihr Einfluß auf Pathogenität und Abwehrreaktion nach Ausschaltung biochemisch und cytologisch analysiert werden. Außerdem sollen ontogenetisch regulierte und Pathogen-induzierte AOS sowie die generierenden Systeme (Oxalatoxidase, Peroxidase, etc.) in ihrer zeitlich/räumlichen Verteilung untersucht werden.

• DFG Programme: Research Grants