Funktionelle Charakterisierung konservierter putativer Effektorproteine in Sebacinales

• Antragstellerin: Professorin Dr. Alga Zuccaro
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251852814

Piriformospora indica und der nah verwandte Basidiomycet Sebacina vermifera (MAFF 305830) gehören zu den ökologisch weit verbreiteten Sebacinales, einer Ordnung innerhalb der Agaricomycotina, die sich früh in der Evolution abgespalten hat und deren Mitglieder verschiedenste Mycorrhiza-Typen ausbilden. P. indica und S. vermifera sind Wurzelendophyten mit breitem Wirtsspektrum und bewirken positive Effekte auf Pflanzen, wie Wachstumsförderung und erhöhte Krankheitsresistenz. P. indica wurde aus der Rhizosphäre der Sträucher Prosopis juliflora und Ziziphus nummularia in der indischen Wüste Thar isoliert, aber molekulare Analysen zeigen eine weltweite ubiquitäre Verbreitung nah verwandter Sequenzen in Assoziation mit verschiedenen Pflanzen, u.a. mit Orchideen und Arabidopsis. S. vermifera wurde von einer terrestrischen, Australischen Orchidee (Cyrtostylis reniformis) isoliert und gehört aufgrund seiner Fähigkeit die Samenkeimung zu stimulieren zu den Mycorrhizapilzen des Orchideen-Typs. In Kooperation mit dem JGI wurde das 35 Mb Genom von S. vermifera mit 200-facher Abdeckung sequenziert. Die genetische Transformation dieses Mycobionten wurde erfolgreich etabliert und bioinformatische Werkzeuge für vergleichende Genomik und Transkriptomik (microarrays und RNA-seq) verwendet, um in planta responsive Gene zu identifizieren. Der Vergleich identifizierte eine Gruppe von putativen Kern-Effektoren, die in den Sebacinoid-Isolaten konserviert, aber nicht in den entfernt verwandten Symbionten und Saprophyten vorhanden sind. Um zu verstehen, wie Sebacinoide Pilze metabolisch aktive Wurzelzellen verschiedener Wirte besiedeln und wie diese Wirtspflanzen für eine verbesserte Leistung umprogrammiert werden, sollen integrierte Ansätze erfolgen, die durch Kombination von reverser Genetik, Transkriptomik, Zellbiologie, Biochemie und vergleichender Genomik folgende Fragen geklärt werden:A) Gibt es funktionell konservierte Effektoren in P. indica und S. vermifera?B) Wie vermitteln Sebacinoide Effektorproteine die Wirtsbesiedlung und Mutualismus? C) Nutzen ökologisch verschiedene Wurzelendophyten gemeinsame Mechanismen und Signalwege bei der Wurzelbesiedlung?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen