A Gibberella fujikuroi vegetatív inkompatibilitási rendszere, növénykórtani és toxikológiai következmények = The vegetative incompatibility system of Gibberella fujikuroi, plant pathological and toxicological aspects

Kutatómunkánk során a növénykórokozó, toxintermelő fonalasgomba Fusarium proliferatum vegetatív inkompatibilitási rendszerének megismerését tűztük ki célul. Munkánk során azonosítottuk és jellemeztük a F. proliferatum het-C homológ génjét (fphch). Megállapítottuk, hogy a gén egy kópiában van jelen a gomba genomjában, transzkripciója egyenletes, a növekedés során nem változik. Az fphch génen azonosítottuk azt a szakaszt, amely megfelel a Neurospora crassa het-C gén hipervariábilis doménjének. Nyolcvankét F. proliferatum és a Gibberella fujikuroi fajkomplex párosodási típus teszter törzseit analizálva megállapítottuk, hogy az fphch gén egyik esetben sem mutatott jelentős mértékű polimorfizmust, tehát ellentében a N. crassa-val és hasonlóan a P. anserina-hoz valószínűleg nem vesz részt a faj vegetatív inkompatibilitási rendszerében. Erre utal továbbá a mesterséges allélekkel végzett transzformációs kísérletek eredménye is. Az fphch gén kiütésével próbáltunk meg következtetni a gén funkciójára. A vizsgált fenotípusok (morfológia, növekedési erély, konídium képzés) megfigyelése során nem találtunk különbséget a vad típusú és a Δfphch transzformánsok között, tehát a gén nem befolyásolja lényegesen a gomba életét laboratóriumi körülmények között. Nem találtunk különbséget továbbá a vegetatív kompatibilitási tesztek során sem. Egyedül a párosodást vizsgáló kísérletek hoztak eredményt: Δfphch transzformánsok sokkal kevésbé voltak képesek párosodni, mint a vad típusú egyedek. | Our scientific goal was the better understanding of the vegetative incompatibility system of the plant pathogenic and toxin producing fungus Fusarium proliferatum using molecular biological techniques. In the course of our experimental work we identified and characterised the het-C homologue gene from F. proliferatum (fphch). We established that this is a one copy gene and its transcription is uniform during the life of the fungus. We analyzed 82 F. proliferatum strains and the mating type tester strains of the Gibberella fujikuroi species complex, but we could not find any significant polymorphism. This result suggests that fphch does not have a vegetative incompatibility function like to the hch gene of Podospora anserina and different from the het-C genes of Neurospora crassa. We got further evidence from the transformation experiment using wild type and artifical fphch alleles. We tried to get information about the function of the fphch gene by gene knock out. All Δfphch mutants grew normally without observable differencies in morphology or sporulation. However, when the sexual fertility was investigated, a significant losses of the female fertility of the Δfphch mutants was observed

Reprodukciós stratégiák a Gibberella fujikuroiban = Reproduction strategies of Gibberella fujikuroi

Az ivarosan szaporodó Gibberella/Fusarium-fajokban MAT gének ellenőrzik a párosodást, de a nemzetség "aszexuális" tagjainak is vannak működőképes, konstitutívan átíródó párosodási típus génjeik. A MAT gének transzkripciós faktorokat kódolnak, amelyek az ivaros szaporodás szabályozásán kívül más génekre is hatással lehetnek. Amikor összehasonlítottuk a F. verticillioides DeltaFvMAT1-2-1 mutánsának transzkripciós profilját a vad típusú szülőtörzsével, több mint 200 olyan EST szekvenciát azonosítottunk, amelyek vagy alul- vagy felül-regulálódtak a mutánsban. A mutánsban felül-regulálódott EST-ek között gyakran fordultak elő a fehérjeszintézisben és az anyagcserében résztvevő fehérjéket kódoló szekvenciák, míg az alul-regulálódott EST-ek között többségben voltak a jelátvitelben, és a sejtek közötti kommunikációban érintett szekvenciák. A csökkent fertilitás valószínűleg több olyan gén mutációjával magyarázható, mely mutációk női sterilitást okoznak. Vizsgáltuk a F. proliferatum több gén-diszrupciós mutánsának párosodási képességét. Az Fpac1, az Fpmtr1 és az Fpnitr1 nyilvánvalóan eltérő szintézis utakban dolgozó fehérjéket kódolnak, mégis, mindhárom gén inaktiválása csökkentette a női fertilitást. Számos olyan gén van tehát, amelynek nincs közvetlen kapcsolata a párosodással, de mégis befolyásolni képes az ivaros szaporodás gyakoriságát, ami arra utal, hogy ez a folyamat több, a női fertilitással/sterilitással közvetlenül nem összefüggő faktor egybehangolt működését igényli. | Fusarium species, which have a well documented sexual stage mate in either a homothallic or heterothallic manner, but a great number of species have no known sexual stage. Mating in sexually reproducing species is controlled by MAT genes, but "asexual" members of the genus also have functional, constitutively transcribed mating type genes. The MAT1-1-1 and MAT1-2-1 encode transcription factors which, besides controlling sexual reproduction, may affect other genes not involved directly in the mating process. By comparing the transcript profiles of a DeltaFvMAT1-2-1 knock out mutant and the wild type of F. verticillioides more than 200 ESTs, either down- or up-regulated in the mutant were identified. Sequences, encoding proteins involved in protein synthesis and metabolism occurred more frequently among ESTs up-regulated in the mutant, while sequences involved in cell signaling were more frequent in the down-regulated subset of ESTs. The lack of fertility in fungi are probably due to changes in one or more of numerous genes that cause female sterility. A number of gene disruption mutants of F. proliferatum were assessed for their mating capabilities. Fpac1, Fpmtr1, and Fpnitr1 encode proteins in seemingly un-related pathways, but mutations at any of these loci can reduce female fertility. Thus, a number of genes can influence the frequency of sexual reproduction indicating that this process requires the concerted operation of many factors not obviously connected to female sterility

Az RNS silencing szerepe, mechanizmusa a vírus gazda kölcsönhatásban = The role and the mechanism of RNA silencing in the plant virus interplay

Az RNS silencing, egy géninaktivációs mechanizmus, amely szinte az összes eukarióta szervezetben működik. Kutatásaink során feltártuk a Cymbidium ringspot vírus genomról kéződő small interferáló (si) RNS eredetét nagy hatékonyságú 454 (Life Science) és Soplexa (illumina) szekvenaló rendszerek alkalmazásával. A vírus genomról származó kis RNS-eket rátérképeztük a vírus genomjára, amely alapján "forró pontokat" tudtunk azonosítani. Igazoltuk,hogy virus siRNS-ek túlnyomó töbsége a virus pozitív száláról származik, és 21-22 nukleotid (nt) hosszú. Megállapítottuk, hogy vírus siRNS-ekkel töltött RISC (RNA Induced Silencing Complex) komplexek szekvenciaspecifikusan hasítják a vírus genomot. Számos silencing szupresszor fehérje (p19, HC-Pro, és p122) részletes analízisével igazoltuk, hogy a növény antivirális válaszát, a vírus kódolta silencing szupresszorok hatékonyan gátolják. Bizonyítottuk, hogy a siRNS-ek specifikus kötése és inaktiválása a legelterjedtebb stratégia a silencing szupresszor fehérjék között. Feltártuk, hogy a silencing szuppresszor fehérjék egy jelentős csoportja gátolja növények endogén siRNS és miRNS biogenezisét. A silencing szupressor feherjék interakciója az endogen silencing útvonalakkal feltehetően a magyarázata a vírus okozta tünetek kialakulásának, hiszen a szupresszor fehérjék súlyosan zavarja növény egyedfejlődését. | RNA silencing is a gene inactivation mechanism, which is conserved in a broad range of eukaryotes. The central players in RNA-mediated gene silencing are the small 21-24 nucleotide long RNA molecules engaged in sequence-specific interactions to inhibit gene expression. RNA silencing fulfils fundamental regulatory roles, as well as antiviral functions. We profiled viral siRNAs using two different high-throughput sequencing platforms. Both deep sequencing techniques revealed a strong bias in viral siRNAs for the positive strand of the virus and identified regions on the viral genome that produced viral siRNA in much higher abundance than other regions. We also analysed the viral RNA targeting by virus induced gene silencing in tombusvirus infected plants, and we show evidence that antiviral response is based on viral RNA cleavage by RNA-induced silencing effector complex (RISC) programmed by virus-specific siRNAs.. To counteract RNA silencing, viruses express silencing suppressors that interfere with both siRNA- and microRNA-guided silencing pathways. We used comparative approaches to analyse the molecular mechanism of suppression by three well-studied silencing suppressors. We found that silencing suppressors p19, p21 and HC-Pro each inhibit the RISC assembly. We demonstrated that these suppressors are able to interact with the endogenous silencing pathways suggesting that these interactions have an important role in the development of virus-induced symptoms

Functional Adaptation of a Plant Receptor- Kinase Paved the Way for the Evolution of Intracellular Root Symbioses with Bacteria

Nitrogen-fixing root nodule symbioses (RNS) occur in two major forms—Actinorhiza and legume-rhizobium symbiosis—which differ in bacterial partner, intracellular infection pattern, and morphogenesis. The phylogenetic restriction of nodulation to eurosid angiosperms indicates a common and recent evolutionary invention, but the molecular steps involved are still obscure. In legumes, at least seven genes—including the symbiosis receptor-kinase gene SYMRK—are essential for the interaction with rhizobia bacteria and for the Arbuscular Mycorrhiza (AM) symbiosis with phosphate-acquiring fungi, which is widespread in occurrence and believed to date back to the earliest land plants. We show that SYMRK is also required for Actinorhiza symbiosis of the cucurbit Datisca glomerata with actinobacteria of the genus Frankia, revealing a common genetic basis for both forms of RNS. We found that SYMRK exists in at least three different structural versions, of which the shorter forms from rice and tomato are sufficient for AM, but not for functional endosymbiosis with bacteria in the legume Lotus japonicus. Our data support the idea that SYMRK sequence evolution was involved in the recruitment of a pre-existing signalling network from AM, paving the way for the evolution of intracellular root symbioses with nitrogen-fixing bacteria