Investigation of host specificity mechanisms of Sporisorium reilianum in maize and sorghum

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

Seite(n): 123 Bl. : Ill., graph. Darst.

Kurzfassung

Sporisorium reilianum ist ein Brandpilz und verursacht Kopfbrand bei Mais und Hirse. Es existieren zwei formae speciales der Pilze: S. reilianum f. sp. reilianum (SRS) ist sehr virulent auf Hirse, kann jedoch auf Maispflanzen keine Sporen bilden, während S. reilianum f. sp. zeae (SRZ) Kopfbrand auf Mais verursacht, aber unfähig ist diese Symptome in Hirse zu erzeugen. Um Wirtsspezifität in S. reilianum zu verstehen, wurde eine detaillierte Charakterisierung der Kolonisierung von Hirse und Mais mit SRS und SRZ durchgeführt. Dazu wurden verschiedene Techniken verwendet: Fluoreszenz- und Elektronenmikroskopie, Quantifizierung der Pilz-DNA, RT-PCR und Transkriptomanalyse. SRS erreichte die Apikalmeristeme von Hirse, während SRZ in den beimpften Blättern verblieb. In Mais konnen sowohl SRS als auch SRZ von inokulierten Blätter zu den Knoten wachsen, wogegen SRS keine Sporen produzierte und Phyllodie induzierte. Desweiteren wurden Unterschiede in den Zellwanddicken in Mais für SRS und SRZ beobachtet. Um die Unterschiede in der Pflanzenbesiedlung zu verstehen, untersuchte ich die Abwehrreaktionen der Pflanzen. Mais reagierte ähnlich für SRS und SRZ mit einer sehr schwachen Bildung von Wasserstoffperoxid und Callose. Genexpression und Transkriptom-Analysen zeigten geringe Unterschiede zwischen SRS und SRZ. Von SRS und SRZ wurden unterschiedliche Gruppen an Genen hochreguliert, die jedoch an ähnlichen Prozessen beteiligt waren. Das deutet darauf hin, dass Mais auf die Infektion mit SRS oder SRZ ähnlich reagiert. In Hirse induzierten SRZ-Hyphen Wasserstoffperoxid, Callose, Phytoalexine und die Expression von mehreren Genen, die an Abwehrreaktionen beteiligt sind, während SRS nur leichte Abwehrreaktionen verursachte. In mit SRZ infizierter Hirse Pflanzen zeigten Genexpression und Transkriptom-Analysen eine dramatische Hochregulation von mehreren Genen, die an Abwehrreaktionen beteiligt sind, während SRS induzierte Gene hauptsächlich an der pflanzlichen Zellvermehrung beteiligt waren. Diese Ergebnisse zeigen, dass Wirtsspezifität in S. reilianum bei Mais und Hirse durch verschiedene Faktoren geregelt wird.

Autorinnen und Autoren

Autorinnen und Autoren

Poloni, Alana

Gutachterinnen und Gutachter

Schirawski, Jan
Slusarenko, Alan

Identifikationsnummern

  • URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2015-028365
  • REPORT NUMBER: RWTH-2015-02836