Aufklärung des Übertragungsmechanismus des Soil-borne wheat mosaic virus auf Gerste durch seinen Vektor, Polymyxa graminis und Identifikation neuer Resistenzfaktoren im Wirt

• Antragstellerin: Dr. Annette Niehl
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403764713

Bodenbürtige Viren verursachen weltweit großen Schaden an Getreide. Die Viren werden durch das ubiquitär vorkommende Plasmodiophorid Polymyxa graminis übertragen und bleiben in den Dauersporen dieses Vektors über Jahrzehnte infektiös. Eine wirtschaftliche Nutzung virusverseuchter Böden ist daher nur durch den Anbau resistenter Sorten möglich. Die heute in den Sortimenten verfügbaren Virusresistenzen unterliegen jedoch einem starken Selektionsdruck und natürliche Resistenzen gegen Polymyxa wurden bisher nicht nachgewiesen. Deshalb sollen hier mit der Identifizierung von Schlüsselfaktoren der Interaktion zwischen P. graminis, Soil-borne wheat mosaic virus (SBWMV), und Gerste neue strategische Möglichkeiten eröffnet werden, die Infektion gezielt zu beeinflussen und möglichst zu verhindern. Hierbei werden wir uns auf das SBWMV CP-RT Protein, relevant für die Virusübertragung von Polymyxa auf den Wirt, sowie auf das SBWMV Movement Protein (MP), wichtig für die Verbreitung des Virus in der Pflanze, konzentrieren. Um den Mechanismus der Virusübertragung über die Plasmodienmenbran und den Zell-Zell Transport des Virus in der Wirtspflanze zu studieren, wird eine detaillierte in vivo mikroskopische Untersuchung durchgeführt, in der wir Marker und Inhibitoren für zelluläre Komponenten und Transportwege während der Infektion mit fluoreszenzmarkiertem Virus nutzen. Des Weiteren soll mit Hilfe von Immunlokalisationsstudien sowie durch molekulare Methoden zur Virusdetektion und -Quantifizierung festgestellt werden, ob die Viren in Form von Virionen oder in Form von viralen Ribonukleoprotein Komplexen in P. graminis Zoosporen vorliegen und ob sich das Virus in seinem Vektor vermehren kann. Zur Aufklärung der Interaktion zwischen P. graminis und der Wirtswurzelzelle werden wir mit Hilfe von fluoreszierenden Markern für zelluläre Membranen und Kompartimente detaillierte in vivo mikroskopische Analysen zu dynamischen Veränderungen dieser Zellstrukturen während der Infektion der Wirtszelle mit Polymyxa durchführen. Parallel zu diesen zellbiologischen Ansätzen sollen SBWMV MP- und CP-RT-interagierende Wirtsproteine funktionell auf eine Rolle in der Resistenzantwort gegen das Virus untersucht werden. Dazu werden Wirtskandidaten mittels Ko-Immunopräzipitation und Massenspektrometrie ermittelt und die Rolle der Kandidaten in der Infektion mit reversegenetischen Verfahren untersucht. Unsere Studie wird unser Verständnis der molekularen Mechanismen, welche der Interaktion zwischen P. graminis, SBWMV und Gerste zugrunde liegen, in erheblichem Umfang erweitern und darüber hinaus zu einem Modell für den Übertragungsmechanismus und Zell-Zell Transport von Polymyxa-übertragenen Viren führen. Die Identifikation von neuen Resistenzfaktoren im natürlichen SBWMV-Wirt Gerste ermöglicht eine direkte Nutzung der erzielten Ergebnisse im Sinne einer nachhaltigen Landwirtschaft, da die identifizierten Resistenzfaktoren direkt in Zuchtprogramme aufgenommen werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen