Interaktionen im Wurzelhalsgallen-assoziierten bakteriellen Pathobiom: Koexistenz oder Konkurrenz?

• Antragsteller: Dr. Nemanja Kuzmanovic
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429677233

Durch tumorbildende Rhizobiaceae (Agrobakterien) hervorgerufene Wurzelhalsgallen sind eine weit verbreitete und wirtschaftlich bedeutende Pflanzenkrankheit, die zahlreiche landwirtschaftliche Nutzpflanzen befällt. Agrobakterien tragen das Tumor-induzierende (Ti) -Plasmid, das für die Pathogenität essentiell ist sowie auch die Verwertung von Tumor-spezifischen Metaboliten, sogenannten Opinen, ermöglicht.Wir haben vor kurzem die Ätiologie der Wurzelhalsgalle des Rhododendron aufgeklärt. In diesem Zusammenhang wurde eine neue Gruppe eines tumorigenen Rhizobium sp. entdeckt, die möglicherweise eine neue Art von Ti-Plasmiden trägt. In den Wurzelhalsgallen-tumoren an Rhododendron wurden auch nicht-tumorauslösende Agrobacterium spp. gefunden, die ein spezifisches Opin-katabolisches (OC) -Plasmid tragen. Ziel dieses Projekt ist es, das bakterielle Pathobiom von Wurzelhalsgallen-tumoren des Rhododendron weiter zu entschlüsseln und die Genom- und Plasmid-kodierte Diversität und Funktionen der dominanten Bakterienpopulationen durch Verwendung von kultivierungs-abhängigen als auch -unabhängigen Methoden aufzuklären.Die Wurzelhalsgallenkrankheit des Rhododendron wird auch als Modell für die Untersuchung der Ökologie und Dynamik von Interspezies-Interaktionen in Tumoren verwendet. Zu diesem Zweck werden Gewächshausexperimente mit Tomate (Testpflanze) und Rhododendron (ursprüngliche Wirtspflanze) durchgeführt. Die Pflanzen werden mit einem tumorigenen Rhizobium sp. oder einem nicht-pathogenen Agrobacterium sp., oder einer Kombination aus beiden Bakterien in verschiedenen Konzentrationsverhältnissen inokuliert. Die inokulierten Stämme werden zu verschiedenen Zeitpunkten mittels Nukleinsäure-basierter und mikroskopischer Methoden detektiert. Auf diese Weise wird die Hypothese, dass tumorigene Rhizobium sp. und nicht-pathogene Agrobacterium sp. inokulierte Pflanzen systemisch kolonisieren und eng in Tumorgewebe ko-lokalisiert sind, getestet. Es wird weiterhin angenommen, dass die beiden Arten stabil koexistierende Bakterienpopulationen innerhalb des Pathobioms von Wurzelhalsgallen-tumoren bilden. Folglich wird angenommen, dass die Pathogen-Population in der mikrobiellen Gemeinschaft erhalten bleibt und nicht durch nicht-pathogene Opine-katabolisierende Bakterien verdrängt wird. Ein weiteres Ziel dieses Projektes ist es, die Auswirkungen der Interspezies-Interaktionen auf die Krankheitsentwicklung zu untersuchen.Das Projekt verknüpft verschiedene moderne Ansätze der Pflanzenpathologie und mikrobiellen Ökologie und wird zu einem besseren mechanistischen Verständnis der Zusammensetzung, Sukzession und Kolonisierung des Pathobioms von Wurzelhalsgallen­tumoren beitragen. Darüber hinaus wird eine wesentliche Grundlage für die Verbesserung bestehender und die Erforschung neuer Ansätze zur Krankheitsbekämpfung von Wurzelhalsgallen geschaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen