Die Infektion von Arabidopsis thaliana Col-0 Pflanzen mit dem Verticillium longisporum Isolat VL43 und dem Verticillium dahliae Isolat VdJR2 resultiert in klar zu unterscheidenden Krankheitssymptomen, wie die verfrühte Seneszenz (early senescence) bzw. die Welke (wilting). Um herauszustellen ob VL43- und VdJR2-ähnliche Infektionssymptome Spezies-spezifische Merkmale sind, wurde eine Verticillium Stammkollektion, bestehend aus 21 amphihaploiden V. longisporum und 46 haploiden V. dahliae Isolaten systematisch analysiert und kategorisiert in Bezug auf die Induktion von Krankheitssymptomen auf den A. thaliana Ökotyp Col-0. Die Analysen ließen die Klassifizierung von drei unterschiedlichen Interaktionsklassen zu: „early senescence”, „wilting” und „asymptomatic”.
Für die detaillierte Charakterisierung der Interaktionsklassen „early senescence” und „wilting” wurden Verticillium Isolate gewählt, die auf robuste Weise diese Infektionssymptome induzieren. Diese wurden untereinander in Bezug auf ihre Fähigkeit innerhalb der Pflanze zu proliferieren und entwicklungsorientierte Veränderungen innerhalb der Blattvaskulatur der Pflanze zu induzieren verglichen. Die Analysen zeigten, dass Isolate der „wilting“ Interaktionsklasse eine erhöhte Lignifizierung der Xylemzellwände in Blättern auslösen. Im Gegensatz dazu induziert die Infektion mit Isolaten der „early senescence“ Interaktionsklasse die verfrühte Seneszenz der Pflanze, sowie eine entwicklungsorientierte Umprogrammierung der Blattvaskulatur. Interessanterweise stellen entwicklungsorientierte Veränderungen der Blattvaskulatur eine generelle Antwort von Wirtspflanzen auf diese Verticillium Interaktionsklasse dar, da dieses Symptom ebenso in Nicotiana benthamiana, eine Solanaceae Spezies, induziert wird. Somit wurde postuliert, dass Isolate der Interaktionsklasse „early senescence“ spezielle pilzliche Effektormoleküle besitzen, die diese Infektionssymptome auslösen.
Um potentielle pilzliche Effektormoleküle zu identifizieren, die spezifisch für die „early senescence” Interaktionsklasse sind, wurden vergleichende Genomsequenzanalysen mit haploiden V. dahliae Isolaten der drei Interaktionsklassen durchgeführt. Die Daten deuteten auf Sequenzen hin, die in der „early senescence” Interaktionsklasse existieren, aber nicht in den Genomen von Isolaten der „wilting” und „asymptomatic” Interaktionsklassen vorkommen und somit möglicherweise Gene für pilzliche Effektoren beherbergen, die in der Symptomentwicklung der verfrühten Seneszenz eine Rolle spielen. Darüberhinaus wurden vergleichende in planta Transkriptomanalysen mit V. dahliae Isolaten durchgeführt, die Welke oder verfrühte Seneszenz auslösen. Hierbei wurden pilzliche Gene identifiziert, die im Vergleich zur „wilting“ Interaktionsklasse eine erhöhte Transkriptmenge in der Interaktionsklasse “early senescence” aufwiesen. Aus dieser Gruppe von Genen wurden Effektorkandidaten ausgewählt. Bemerkenswerterweise war unter den hochregulierten Effektormolekülen eine Ligninase, CEL, die möglicherweise Lignin hydrolysiert und somit einen Einfluss auf die Unterschiede der Lignifizierungsmenge von Xylemzellwänden hat. Die Gene zweier Kandidateneffektoren, CEL und CE1, wurden bezüglich ihrer Promotersequenzen zwischen den Isolaten der zwei Interaktionsklassen untersucht. Nennenswerterweise wurden keine eindeutigen Sequenzunterschiede in den Promoterregionen der drei Kandidatengene gefunden, die ihre differentielle Expression zwischen der „wilting“ und „early senescence“ Interaktionsklasse erklären würden. Somit wurde angenommen, dass die Expression dieser Gene epigenetisch kontrolliert wird.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-goettingen.de/oai:ediss.uni-goettingen.de:11858/00-1735-0000-0028-8762-5 |
| Date | 04 May 2016 |
| Creators | Thole, Karin |
| Contributors | Lipka, Volker Prof. Dr. |
| Source Sets | Georg-August-Universität Göttingen |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
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