nanoVIR: Neue Viruserkrankungen in Erbsen und Ackerbohnen: Status quo-Analyse und Handlungsempfehlungen

Das Projekt war mit Untersuchungen zum wirtschaftlichen Status der neuen Viruserkrankung PNYDV (Pea necrotic yellow dwarf virus) in Erbsen (Pisum sativum L.) und Ackerbohnen (Vicia faba L.) befasst. An drei Standorten der Projektpartner Universität Kassel-FÖP, JKI Braunschweig und TI-OL Trenthorst wurden ferndiagnostische Verfahren zur Früherkennung und Schadenserfassung auf Praxisflächen und im Parzellenversuch erprobt. Bei Ackerbohnen wurden die Reflektionsmuster einzelner infizierter Pflanzen im Vergleich zu unsymptomatischen Kontrollpflanzen vermessen. Erstere waren entweder im Gewächshaus mittels virus-infizierter Erbsenblattläuse (Acyrthosiphon pisum) entweder PNYDV-, PEMV- (Pea enation mosaic virus), bzw. mischinfiziert, oder aus dem Kern natürlicher Infektionsnester. Hyper- und multispektrale Bildauswertungen früh PNYDV-infizierter Ackerbohnen ergaben gegenüber der Kontrolle Reflektionsunterschiede im sichtbaren und insbesondere im Nahinfrarotbereich. Erste Vegetationsindex-Berechnungen, wie GNDVI, ließen sich mit Ernteverlusten auf Praxisflächen schwach, aber signifikant korrelieren. Die Ergebnislage aller analogen Versuche zur fernoptischen Symptomerfassung mit Erbsen war insgesamt weniger konsistent. Das Gelbschalen-Monitoring zur Vektor-Phänologie und PNYDV-Virusfracht ergab für die in 5 Untergruppen eingeteilten Fänge von Erbsen-, Wicken- (Megoura viciae), Pfirischblattlaus (Myzus persicae), Aphis-sp.-Gruppe, und Sonstige, in allen Gruppen PNYDV-Nachweise, bis auf M. viciae, jedoch mit erheblichen Schwankungen und ohne erkennbares Muster. Die Punktinfektions-Methode lieferte reproduzierbare Primärinfektionen in Ackerbohnen und teilweise auch in Erbsen. Beide Ackerbohnensorten ’Fuego’ und ’GL-Sunrise’ erwiesen sich als PNYDV und PEMV anfällig. Aber nur bei ’Fuego’ ließ sich nach 7 Wochen sekundäre PNYDV-Ausbreitung auf Nachbarpflanzen bestätigen, während die sekundäre Ausbreitung bei ’GL-Sunrise’ gänzlich fehlte, was auf mögliche epidemiologische Sortenunterschiede bezüglich PNYDV hinweist. Im Gegensatz dazu, trat PEMV-Sekundärverbreitung bei beiden Sorten, sowohl rein- als auch mischinfiziert, auf. Insgesamt führten PNYDV-Einflüsse in Rein- und Mischinfektion zu signifikant geminderter Bildung intakter Wurzelknöllchen und geringerer Ertragsbildung in allen Gewächshaus- und Feldexperimenten sowie den on-farm Erhebungen in Ackerbohnen 2018. Alle genannten Aspekte sind weiter Untersuchungsgegenstand einer Projektverlängerung in 2019 und finden innerhalb des BÖLN (12OE012, 12OE035) statt

Mutant desmin substantially perturbs mitochondrial morphology, function and maintenance in skeletal muscle tissue

Secondary mitochondrial dysfunction is a feature in a wide variety of human protein aggregate diseases caused by mutations in different proteins, both in the central nervous system and in striated muscle. The functional relationship between the expression of a mutated protein and mitochondrial dysfunction is largely unknown. In particular, the mechanism how this dysfunction drives the disease process is still elusive. To address this issue for protein aggregate myopathies, we performed a comprehensive, multi-level analysis of mitochondrial pathology in skeletal muscles of human patients with mutations in the intermediate filament protein desmin and in muscles of hetero- and homozygous knock-in mice carrying the R349P desmin mutation. We demonstrate that the expression of mutant desmin causes disruption of the extrasarcomeric desmin cytoskeleton and extensive mitochondrial abnormalities regarding subcellular distribution, number and shape. At the molecular level, we uncovered changes in the abundancy and assembly of the respiratory chain complexes and supercomplexes. In addition, we revealed a marked reduction of mtDNA- and nuclear DNA-encoded mitochondrial proteins in parallel with large-scale deletions in mtDNA and reduced mtDNA copy numbers. Hence, our data demonstrate that the expression of mutant desmin causes multi-level damage of mitochondria already in early stages of desminopathies

Exploring engineered vesiculation by Pseudomonas putida KT2440 for natural product biosynthesis

Bitzenhofer NL, Höfel C, Thies S, et al. Exploring engineered vesiculation by Pseudomonas putida KT2440 for natural product biosynthesis. Microbial Biotechnology. 2023.Pseudomonas species have become promising cell factories for the production of natural products due to their inherent robustness. Although these bacteria have naturally evolved strategies to cope with different kinds of stress, many biotechnological applications benefit from engineering of optimised chassis strains with specially adapted tolerance traits. Here, we explored the formation of outer membrane vesicles (OMV) of Pseudomonas putida KT2440. We found OMV production to correlate with the recombinant production of a natural compound with versatile beneficial properties, the tripyrrole prodigiosin. Further, several P.putida genes were identified, whose up- or down-regulated expression allowed controlling OMV formation. Finally, genetically triggering vesiculation in production strains of the different alkaloids prodigiosin, violacein, and phenazine-1-carboxylic acid, as well as the carotenoid zeaxanthin, resulted in up to three-fold increased product yields. Consequently, our findings suggest that the construction of robust strains by genetic manipulation of OMV formation might be developed into a useful tool which may contribute to improving limited biotechnological applications. © 2023 The Authors. Microbial Biotechnology published by Applied Microbiology International and John Wiley & Sons Ltd