Modulation der apoplastischen Immunität und der Mikrobiota von Gerstenblättern durch Ustilago hordei

• Antragsteller: Bilal Ökmen, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460397201

Pflanzen sind konstant einer Vielzahl von nützlichen und pathogenen Mikroorganismen, wie Oomyceten, Pilzen, Bakterien und Viren, ausgesetzt. Die durch diese Erreger verursachten Pflanzenkrankheiten stellen ein globales Risiko für die Lebensmittel- und Futterproduktion dar, was die Bedeutung der Forschung an diesem Thema hervorhebt. Alle bakteriellen, pilzlichen und oomyceten Phytopathogene treffen zunächst auf den pflanzlichen Apoplast unabhängig davon, ob es intra- oder extrazelluläre Mikroben sind. Der pflanzliche Apoplast enthält ein großes Spektrum an Komponenten der Immunabwehr, zum Beispiel Glycosylhydrolasen, Proteasen, Peroxidasen, antimikrobielle Proteine und Sekundärmetabolite, die einen negativen Effekt auf die Kolonisierung von Mikroben haben. Zusätzlich zu den apoplastischen Komponenten der Immunabwehr sind in dem pflanzlichen Apoplasten auch endophytische Mikrobengemeinschaften zu finden, die das Wachstum des Wirtes durch die Steigerung der Resistenz/Toleranz gegenüber abiotischem und biotischem Stress fördern. Das Wachstum jener Mikroben, die nicht in der Lage sind die apoplastische Immunität sowie die Mikrobengemeinschaft zu überwinden, wird an der Penetrationsstelle gestoppt. Um die Planze erfolgreich zu infizieren, sekretieren adaptierte Pathogene Effektorproteine. Diese Effektorproteine supprimieren die pflanzliche Immunabwehr und programmieren die pflanzliche Physiologie um. Obwohl es relativ viele Studien zur Wirkunsgweise von Effektoren auf das pflanzliche Immunsystem gibt, gibt es nur sehr wenige Informationen darüber ob und wie Effektoren an der Modulation der Mikrobengemeinschaften beteiligt sind. Das Ziel dieses Projektes ist die Analyse der Effektor-vermittelten Infektion von biotrophen, pilzlichen Pathogenen mithilfe des etablierten Pathosystems Ustilago hordei-Gerste. Wir werden proteomische, biochemische, molekulare sowie zellbiologische Vorgehen nutzen und kombinieren, um die folgenden zentralen Fragen zu untersuchen: i) Wie moduliert U. hordei die apoplastische Immunität des Wirtes?, ii) Ob und wie tragen Effektoren von U. hordei zur Kolonisierung durch Modulation der Mikrobengemeinschaft des Wirtsblattes bei? Erfolgreiche Strategien zur Bekämpfung von Krankenheiten basieren auf einem besseren Verständnis von der Funktionsweise von Effektoren hinsichtlich der Manipulation der Immunantwort und Mikrobengemeinschaften. Die aus diesem Projekt resultierenden Erkenntnisse werden potentielle neue Angriffspunkte für die Entwicklung effektiver und nachhaltiger Strategien zur Bekämpfung von Krankenheiten bereitstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen