Kommunikation in der dreiseitigen Sebacinalean Wurzel Symbiose: die Rolle von endomykotischer Bakterien

• Antragsteller: Professor Dr. Karl-Heinz Kogel; Professor Dr.-Ing. Peter Kämpfer
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251229832

Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist es, die Rolle von endomykotischen Bakterien in der dreiseitigen Symbiose mit Pilzen der Ordnung Sebacinales und der Wirtpflanze aufzuklären. Aufgrund ihrer positiven Auswirkungen auf Pflanzen haben Pilze der Ordnung Sebacinales möglicherweise eine wichtige ökologische und landwirtschaftliche Bedeutung. Piriformospora indica, die am intensivsten untersuchte Art der Sebacinales, enthält das Alphaproteobacterium Rhizobium radiobacter PABac-DSM. Die Stabilität dieser Verbindung sowie die vertikale Übertragung der Bakterien während der asexuellen Reproduktion der Pilze wurde nachgewiesen (Sharma et al. 2008). Weitere Untersuchungen auf endomykotische Bakterien in anderen Arten des Sebacina vermifera Komplexes führten zur Identifizierung von drei Spezies-spezifischen Assoziationen mit Bakterien der Gattungen Paenibacillus, Acinetobacter und Rhodococcus. Basierend auf der Erkenntnis, dass Bakterien spezifische Verbindung mit Sebacinales Pilzen und ihren Wirtspflanzen eingehen, lässt sich vermuten, dass diese Bakterien zumindest teilweise einen positiven Beitrag in der Symbiose leisten. Diese Hypothese wird auch durch die Tatsache gestützt, dass frei lebende Rhizobium radiobacter PABac-DSM Bakterien Wachstum und Resistenz der Wirtspflanze fördern. Darüber hinaus kann die Bedeutung der Endobakterien auch aus der Tatsache geschlossen werden, dass Sebacinales Pilze bis heute nicht von den Bakterien befreit werden konnten. Zur weiteren Aufklärung der molekularen Grundlagen der Interaktion von P. indica mit PABac-DSM und die Rolle der Endobakterien in der dreiseitigen Sebacinales Symbiose, werden wir genetische, molekulare, biochemische, biophysikalische und strukturelle Methoden anwenden - auf Basis der Informationen über die nun bekannten Genome von P . indica und PABac-DSM. In Zusammenarbeit mit Frank Schröder, BTI, Ithaca, werden wir 2-dimensionale NMR-Spektroskopie, kombiniert mit HPLC-MS-Analyse nutzen, um kleine Symbiose-relevante Moleküle zu identifizieren. Neben der Aufklärung der wichtigsten Mechanismen der dreiseitigen Interaktion im P. indica - Rhizobium Modellsystem, werden wir endomykotische Bakterien in Piriformospora williamsii und Sebacina vermifera MAFF305838 identifizieren. Darüber hinaus werden wir Experimente unter Feldtestbedingungen durchführen, um das agronomische Potenzial endomykotischer Bakterien zu validieren. Aufgrund der teilweise komplementären Fachkenntnisse der AGs Kämpfer, Kogel und Schröder erwarten wir eine hohe Synergie in der Bearbeitung der dargelegten Fragestellungen. Unsere Arbeiten zum Mechanismus der Bakterien - Pilz - Pflanze Interaktion werden zu einem tieferen Verständnis der dreiseitigen Symbiose führen. Die Ergebnisse aus diesem Projekt werden uns ermöglichen, das agronomische Potenzial der endomykotischen Bakterien und / oder deren Metabolite für einen integrierten Pflanzenschutz zu bewerten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen