The molecular basis of symptom formation in Sporisorium reilianum

Aachen / Publikationsserver der RWTH Aachen University (2015) [Doktorarbeit]

Seite(n): 116 Bl. : Ill., graph. Darst.

Kurzfassung

Sporisorium reilianum ist ein biotropher Pilz, der Maispflanzen im Sämlingsstadium befällt, sich zunächst symptomlos in der Pflanze ausbreitet und im Blütengewebe zur Sporenbildung gelangt. Der Ersatz der Maiskörner durch Sporen führt zu großen Verlusten in der Maisproduktion. Frühere Studien zeigten, dass eine Deletion des Genclusters 19A in S. reilianum dessen Virulenz dramatisch reduziert und zum Verwelken von inokulierten Blättern führt. Diese Studie fokussierte sich auf die Identifikation von Effektoren in Cluster 19A, die die Ausbildung der Symptome von S. reilianum beeinflussen. Subdeletionen in Cluster 19A zeigten, dass viele für Effektoren kodierende Gene die Virulenz des Pilzes beeinflussen. Dabei zeigten Deletionen einzelner Gene nur einen geringen Effekt auf die Virulenz des Pilzes, was möglicherweise auf funktionale Redundanz schließen lässt. Die Deletion des Effektorgens vag2 (virulence associated gene 2) führte zu einer signifikanten Reduktion der Sporenbildung und zum vermehrten Auftreten von verwelkten Spitzen infizierter Blätter. Eine Vag2:GFP Fusion konnte die Deletion von vag2 nicht komplementieren. Jedoch konnte GFP-Fluoreszenz ausserhalb der Pilzzelle nachgewiesen werden, was die bioinformatische Vorhersage der Sekretionssignalsequenz stützt. vag2 Deletionsmutanten waren in der Lage, das Blatt und die Kolben der Wirtspflanze zu kolonisieren. Dabei induzierten sie H2O2 Produktion während der Penetration der Zellwand. Durch DNA-Quantifizierung konnte eine Hyperproliferation an der Penetrationsstelle festgestellt werden. Durch Hefe zwei-Hybrid Analysen konnten verschiedene Maisproteine als potentielle Vag2-Interaktionspartner identifiziert werden, darunter Proteine, die an der Pathogenabwehr bzw. am Primärmetabolismus beteiligt sind. Die Interaktion von Vag2 mit der Mais Chorismat mutase (ZmCm2) wurde durch bimolekulare Fluoreszenz-Komplementation in planta bestätigt. ZmCm2 ist an der Produktion von Prephenate aus Chorismat beteiligt, wobei Prephenat als Vorstufe zur Bildung von Salicylsäure (SA) dient. Die Interaktion von Vag2 mit ZmCm2 könnte die Bildung von SA in der Wirtspflanze beeinflussen. Obwohl keine signifikanten Unterschiede in der SA-Konzentrationen in Blättern oder Kolben zwischen mit Wildtyp oder vag2 Deletionsmutanten infizierten Pflanzen gemessen werden konnten, wurde eine Erhöhung der Expression der SA-Indikatorgene PR1 und PR5 detektiert. Der von S. reilianum aus der Pilzhyphe sekretierte Effektor Vag2 könnte in den Zellen der Wirtspflanze Einfluss auf das Hormongleichgewicht haben, was zur Unterdrückung der Abwehrreaktionen der Pflanze und damit zur vollen Virulenz von S. reilianum auf Mais führt.

Autorinnen und Autoren

Autorinnen und Autoren

Zhao, Yulei

Gutachterinnen und Gutachter

Schirawski, Jan
Panstruga, Ralph

Identifikationsnummern

  • URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2015-028213
  • REPORT NUMBER: RWTH-2015-02821