Hensel, G.

Hückelhoven, R.

Kumlehn, J.

Oberhollenzer, K.

Pathuri, I. P.

Pröls, R.

German

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 57. Deutsche Pflanzenschutztagung "Gesunde Pflanze - gesunder Mensch" 202 Julius-Kühn-Archiv, 428, 2010 To identify plant genes determining nonhost resistance we perform microarray analyses of inoculated barley epidermis. Candidate barley genes up-regulated in nonhost but not host interactions are currently under investigation using a virus-induced gene silencing approach with Barley stripe mosaic virus as a viral vector. Furthermore we addressed the question whether secreted fungal effector molecules are determining the success of Magnaporthe infections. We hypothesized that host isolates differs from nonhost isolates in such molecules which might suppress plant defence. In agreement with this theory a simultaneous inoculation of barley with an adapted and a non-adapted Magnaporthe isolate improved the ability of the ostensible nonhost isolate to develop invasive hyphae. To identify effector genes we started a comparative analysis of the transcriptomes of Magnaporthe host and nonhost isolates during their interaction with barley. Approximately 27 % of genes differentially expressed in host versus nonhost isolates encoded for putative secreted proteins. Further characterisation of these candidates is under investigation.  25-3 - Imani, J.; Li, L.; Kogel, K.-H.; Schäfer, P. Justus-Liebig-Universität Gießen Ein Wurzeltransformationssystem für die genetische Analyse der Physiologie von Gerstenwurzeln und deren Stressverhalten  Pflanzenentwicklung ist direkt assoziiert mit der Fähigkeit der Wurzel, Wasser und Nährstoffe aufzunehmen. Bedingt durch die pflanzliche Sessilität ist diese Fähigkeit insbesondere unter unvorteilhaften Umweltbedingungen von Bedeutung, unter welchen Wurzeln als Stressadaptoren fungieren und häufig die Pflanzengesundheit gewährleisten. In der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion führen ungünstige Umweltbedingungen, wie Wasser- oder Salzstress oder der Wurzelbefall durch Schaderreger, zu erheblichen Ertragsverlusten. Molekulare und biochemische Prozesse, die in Wurzeln zur Stressadaption aktiviert werden, sind kaum bekannt. Dies beruht vor allem auf fehlenden, genetischen Modellsystemen, mit welchen Wurzelantworten und -verhalten untersucht werden könnten. Wir stellen hier ein Agrobakterium-vermitteltes Wurzeltransformationssystem vor, welches eine schnelle funktionelle Analyse von Genen bzw. Proteinen innerhalb von etwa acht Wochen erlaubt. Die vorgestellten Daten zeigen die Robustheit und Effizienz des Systems hinsichtlich der stabilen Überexpression oder Suppression von Genen und demonstrieren dessen Nutzen für das Studium von Pflanzenwurzeln-Mikroben Interaktionen.   25-4 - Hückelhoven, R.; Huesmann, C.; Preuss, J.; Eichmann, R.; Höfle, C. Technische Universität München Effektor-vermittelte Anfälligkeit der Gerste gegen Blumeria graminis f. sp. hordei Die Anfälligkeit gegen pathogene Mikroorganismen stellt in der Natur eine Ausnahme dar, die durch die Funktion von pathogenspezifischen Virulenzfaktoren erklärbar ist. Die molekularen Mechanismen der Anfälligkeit in Pflanzen gegen phytopathogene Pilze sind wenig verstanden. Wir haben in rückwärts-gerichteten genetischen Studien die Gersten GTPase RACB als Anfälligkeitsfaktor der Gerste identifiziert. Die transiente oder stabile Expression von aktiviertem RACB fördert die Anfälligkeit gegen Blumeria graminis f.sp. hordei (Bgh), während der knock down die Anfälligkeit limitiert. In Untersuchungen zum Mechanismus der RACB-abhängigen Prozesse zeigte sich eine Funktion der GTPase in der zellulärer Polarität und Genexpression. Protein-Protein-Interaktionsstudien zeigen eine Vernetzung von RACB mit dem Zytoskelett und mit Signalübertragungsproteinen. Darüber hinaus haben wir pilzliche Proteine identifiziert, die RACB binden und die Interaktion mit Bgh beeinflussen können. Die Funktion dieser Proteine als Virulenzfaktoren/Effektoren von Bgh in der Anfälligkeit von Gerste wird diskutiert.   25-5 - Pröls, R.1); Pathuri, I.P.1); Oberhollenzer, K.1); Hensel, G.2); Kumlehn, J.2); Hückelhoven, R.1) 1) Technische Universität München; 2) Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung, Gatersleben Stabil transgene HvRBOHF2 Knock-down Gerstenpflanzen zeigen erhöhte Suszeptibilität gegenüber dem Echten Mehltaupilz Blumeria graminis f. sp. hordei Knock-down of HvRBOHF2 in transgenic barley results in enhanced susceptibility to fungal penetration  Reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) kommt eine entscheidende Funktion in der Interaktion von Pflanzen mit mikrobiellen Pathogenen zu. Membranständige NADPH-Oxidasen (Respiratory burst oxidase homologues, RBOHs) sind an der Bildung von ROS im Verlauf von Pflanze-Pathogen Interaktionen beteiligt. Darüber hinaus 57. Deutsche Pflanzenschutztagung "Gesunde Pflanze - gesunder Mensch" Julius-Kühn-Archiv, 428, 2010 203 kommt den NADPH-Oxidasen eine Funktion in der Pflanzenentwicklung, der Wundantwort und bei der Anpassung an abiotische Stressfaktoren zu.  Um die Funktion von HvRBOHF2 besser zu verstehen, haben wir stabil transgene Gerstenpflanzen generiert, die einen dsRNS-vermittelten Knock-down von HvRBOHF2 aufweisen. Wir haben drei dieser Knock-down Linien auf basale Resistenz gegenüber Blumeria graminis f.sp. hordei (Bgh) getestet und sehen eine erhöhte Anfälligkeit. Die H2O2-Produktion nach Pathogenbefall sowie der flg22-induzierte oxidative burst waren nicht signifikant verändert, wie mit 3,3-diaminobenzidine (DAB) bzw. einem Luminol basierten Assay nachgewiesen werden konnte. Die Lokalisation der DAB Färbung war jedoch verändert, so dass wir mehr DAB Färbung an antiklinalen Zellwänden und weniger an Papillen in den HvRBOHF2 Knock-down Linien vorfinden. Eine H2O2-Produktion an antiklinalen Zellwänden weist auf erfolgreiche Penetration des Pilzes hin, wohingegen H2O2-Produktion an Zellwand-verdickungen mit erfolgreicher Abwehr der Penetration in Verbindung steht. Die Knock-down Linien sind zudem durch einen verwundungsinduzierten Zelltod-Phänotyp gekennzeichnet. Normalerweise beobachtet man in Pflanzen Nekrosen nur in den unmittelbar benachbarten Bereichen zu der Verwundungsstelle. In den Knock-down Linien breiteten sich jedoch die nekrotischen Bereiche von der Verwundungsstelle aus und setzten sich im Verlauf mehrerer Tage bis an die Blattbasis fort. HvRBOHF2 könnte somit eine weitere Funktion in der Regulierung des verwundungsinduzierten Zelltods zukommen. Eine mögliche Funktion von HvRBOHF2 in der Zelltodregulation wird durch die Beobachtung untermauert, dass voll entwickelte, etwa drei Wochen alte Blätter Stellen von spontanem Zelltod im Mesophyllgewebe zeigen. Zudem weisen die HvRBOHF2 Knock-down Linien veränderte Enzymaktivitäten von Schlüsselenzymen des Zuckerstoffwechsels auf. Die Daten zeigen einen wichtigen Beitrag von Gersten RBOHF2 bei der Entwicklung von nicht-spezifischer Resistenz gegen Echten Mehltau und bei der Kontrolle von Programmiertem Zelltod im Blatt.  25-6 - Eichmann, R.; Ostertag, M.; Weis, C.; Hückelhoven, R. Technische Universität München BAX INHIBITOR-1 – ähnliche Proteine als Regulatoren der Interaktionen von Pflanzen mit Echten Mehltaupilzen Insbesondere biotroph lebende Pflanzenpathogene sind vermutlich in der Lage, basale Abwehrreaktionen der Pflanze zu unterdrücken und den Wirtsorganismus zu ihren Gunsten zu regulieren. Dies geschieht möglicherweise durch die Ansteuerung von Wirtsspezifischen Anfälligkeitsfaktoren durch pathogenspezifische Effektoren. Das BAX INHIBITOR-1 Protein der Gerste ist ein Zelltodregulatorprotein und ein Anfälligkeitsfaktor in der Interaktion mit dem Echten Gerstenmehltaupilz (Blumeria graminis f. sp. hordei, Bgh). Die transiente und stabile Herauf- bzw. Herunterregulierung der BI-1 Expression fördern bzw. verringern die Besiedlungserfolg des Pilzes (Hückelhoven et al. 2003; Eichmann et al. 2004; Babaeizad et al. 2009). Wir haben in Gerste und der dikotylen Modellpflanze Arabidopsis thaliana BI-1 homologe sowie strukturverwandte BI-1-ähnliche Proteine identifiziert und deren Funktion in der Interaktion mit virulenten Echten Mehltaupilzen untersucht. Die Ergebnisse deuten eine konservierte Funktion dieser Proteine sowohl in der Anfälligkeit gegenüber Mehltau als auch in der Regulation von (pathogenabhängigen) Zelltodreaktionen an. Literatur [1] Hückelhoven et al. 2003 Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100: 5555-5560. [2] Eichmann et al. 2004 Mol. Plant-Microbe Interact. 17: 484-490. [3] Babaeizad et al. 2009 Theor. Appl. Genet. 118: 455-463.  25-7 - Wensing, A.1); Al-Karablieh, N.1); Ullrich, M. S.1); Geider, K.2) 1) Jacobs University Bremen; 2) Julius Kühn-Institut Rolle des Autoinduktors 2 in der Virulenz von Erwinia amylovora Die Signalwirkung von Autoinduktoren wurde durch Überexpression und Mutagenese der beteiligten Gene untersucht. AI-2 beeinflusst die EPS-Synthese, aber nicht die Virulenz des Feuerbranderregers.   

Knock-down of HvRBOHF2 in transgenic barley results in enhanced susceptibility to fungal penetration

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