Functional characterization of a new effector-protein family (DELD) from Piriformospora indica induced during the biotrophic colonization of host roots

• Applicant: Professorin Dr. Alga Zuccaro
• Subject Area: Organismic Interactions, Chemical Ecology and Microbiomes of Plant Systems
• Term: from 2012 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 223174009

Der symbiotische Wurzelendophyt Piriformospora indica (Sebacinales, Basidiomycota) besiedelt die Wurzelrinde von Gefäßpflanzen mit positiven Auswirkungen auf seinen Wirt. Zytologische Untersuchungen an Gerste und Arabidopsis zeigten, dass P. indica in der ersten Phase der Besiedelung eine biotrophe Interaktion etabliert. Die pflanzliche Plasmamembran bleibt hierbei intakt und umschließt die intrazellulären Pilzhyphen. Transkriptomanalysen von Pilz und Pflanze zeigten verschiedene Charakteristika, welche an der Suppression der pflanzlichen Immunabwehr während der frühen Phase der pilzlichen Besiedelung beteiligt sein könnten. So kommt es zu einer Veränderung des pflanzlichen Hormon-Haushalts, sowie der erhöhten Sekretion von pilzlichen Lektinen und kleinen Proteinen (sogenannter Effektoren). Das Ziel der hier dargelegten Arbeit ist die Identifizierung und Charakterisierung von sekretierten Effektoren, welche für die Etablierung einer biotrophen Interaktion durch P. indica notwendig sind. Der Fokus liegt dabei auf solchen Effektoren, die von P. indica während der frühen Interaktion verstärkt exprimiert werden. Zu diesen gehört unter anderem eine neue, P. indica-spezifische Proteinfamilie, die 7 konservierte C-terminale Aminosäuren (RSIDELD) aufweist. Zur Untersuchung der spezifischen Funktion dieser DELD-Proteine auf molekularer Ebene sollen folgende Experimente durchgeführt werden: 1) RNAi von DELD-kodierenden Genen, deren Expression während der biotrophen Phase induziert ist. Die erstellten P. indica Transformanden werden bezüglich ihrer Fähigkeit zur Etablierung einer symbiotischen Interaktion untersucht. 2) Lokalisierung der mittels RNAi identifizierten Effektor-Kandidaten. Hierzu werden die Fluoreszenz-Marker GFP und mCherry in Fusion mit den zu untersuchenden Proteinen genutzt. 3) Pflanzliche Interaktionspartner von DELD-Effektoren sollen mittels des Hefe 2-Hybrid Systems identifiziert werden. 4) Arabidopsis Mutanten (T-DNA Insertion oder RNAi) für die identifizierten DELD-Interaktionspartner sollen bezüglich ihrer Besiedelung durch P. indica getestet werden, um die biologische Relevanz der Effektor-Protein Interaktion zu untersuchen.

• DFG Programme: Research Grants