Identifizierung und Analyse pflanzlicher Zielgene von Ralstonia solanacearum TAL-Effektoren

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Lahaye
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262924427

Ralstonia solanacearum, der Erreger der bakteriellen Welke, ist einer der bedeutsamsten Krankheitserreger zahlreicher Kulturpflanzen und folglich ein Quarantäneorganismus in den USA und der EU. Im Rahmen dieses Antrages soll die Interaktion von R. solanacearum mit seinen Wirtspflanzen auf molekularer Ebene untersucht werden, um langfristig gesehen, effektive Maßnahmen zur Bekämpfung dieses Pathogens zu entwickeln.Effektorproteine (Effektoren), die von bakteriellen Krankheitserregern in Wirtszellen injiziert werden, können entweder die Pathogenese begünstigen oder eine Immunreaktion in der Wirtspflanze auslösen. Folglich sind Effektoren Schlüsselkomponenten einer Wirt-Pathogen-Interaktion. Im Fokus dieses Projektantrags stehen RipTALs, eine Klasse von Effektoren, die in Ralstonia-Stämmen weitverbreitet sind und Homologie zu Transkriptionsfaktor-ähnlichen Effektoren (TALEs) aus Bakterien der Gattung Xanthomonas aufweisen.Für TALEs ist bekannt, dass diese in der Wirtszelle an DNA binden und Gene transkriptionell aktivieren. Dabei konnte eine Korrelation zwischen definierten Aminosäuren der TALE-DNA-Bindedomäne und DNA-Basen im Promoter induzierter Gene (sog. Effektorbindeelement, EBE) gezeigt werden. Diese Korrelation (= TALE-Code) ermöglicht es für TALEs, deren Aminosäuresquenz bekannt ist, kompatible EBEs vorherzusagen. Wir konnten zeigen, dass der TALE-Code auch die Vorhersage von RipTAL-EBEs ermöglicht und dass RipTALs ebenso wie TALEs Promotoren mit korrespondierenden EBEs aktivieren. Somit liegt nahe, dass RipTALs ebenso wie TALEs definierte Suszeptibilitätsgene (S-Gene) des Wirtes induzieren, was die Pathogenese des Bakteriums begünstigt. Da Ralstonia- und Xanthomonas-Bakterien unterschiedliche Lebensräume innerhalb der Wirtspflanzen besiedeln, ist anzunehmen, dass RipTALs und TALEs unterschiedliche S-Gene aktivieren. Ziel dieses Antrages ist es, für 2 RipTALs korrespondierende S-Gene zu identifizieren und zu klären, wie die S-Proteine die Ralstonia-Pathogenese auf molekularer Ebene begünstigen.R. solanacearum-Bakterien werden in vier Klassen, sogenannte Phylotypen unterteilt, die jeweils in unterschiedlichen Regionen der Welt vorkommen. Dabei unterscheiden sich die RipTALs der Phylotypen I, II und IV sowohl in den N- und C-terminalen Bereichen als auch in den vorhergesagten EBEs. Im Fokus unserer bisherigen Arbeiten standen fast ausschließlich RipTAL-Proteine aus Ralstonia-Stämmen des Phylotpyes I. Im Rahmen dieses Pojektantrages sollen die Analyse von RipTALs auf Bakterien der Phylotypen II und IV ausgedehnt werden.Zusammengefasst sind die Ziele des Projektantrags Analysen zur Diversität von RipTAL-Proteinen aus verschiedenen Ralstonia-Phylotypen, sowie die Identifizierung und Charakterisierung von pflanzlichen Wirtsgenen, die von RipTAL-Proteinen aktiviert werden. Wir sind überzeugt, dass unsere Ergebnisse zur Entwicklung von Schutzmaßnahmen für Kulturpflanzen gegen dieses Pathogen beitragen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen