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Identification of novel nonhost resistance genes in the interaction between Arabidopsis thaliana and Asian soybean rust = Identifizierung von Genen mit einer Funktion in der Nichtwirt-Resistenz von Arabidopsis thaliana gegen Phakopsora pachyrhizi



Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Caspar Langenbach

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2013

Umfang115 Bl. : Ill., graph. Darst.


Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2013

Zsfassung in dt. und engl. Sprache


Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter


Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2013-07-05

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-47637
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/229523/files/4763.pdf

Einrichtungen

  1. Fachgruppe Biologie (160000)
  2. Lehrstuhl und Institut für Biologie III (Pflanzenphysiologie) (161510)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Schmalwand <Arabidopsis> (Genormte SW) ; Phakopsora pachyrhizi (Genormte SW) ; Sojabohnenrost (Genormte SW) ; Sojabohne (Genormte SW) ; Gentransfer (Genormte SW) ; Transkriptomanalyse (Genormte SW) ; Haustorium (Genormte SW) ; Pflanzen (Botanik) (frei) ; Nichtwirt-Resistenz (frei) ; nonhost resistance (frei) ; interspecies gene transfer (frei) ; haustorium (frei) ; Asian soybean rust (frei) ; soybean (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 580

Kurzfassung
Nichtwirtresistenz (NWR) von Pflanzen bietet einen effektiven Schutz gegen sämtliche genetische Varianten eines Pathogens. Sie ist eine der beständigsten Formen der Immunität von Pflanzen. Nichtwirtresistenz umfasst sowohl prä-, als auch postinvasive Abwehrmaßnahmen. Die präinvasive NWR von Arabidopsis gegen Phakopsora pachyrhizi hängt von PEN2 ab. Indes sind PEN2,PAD4, und SAG101 gemeinsam zur Aufrechterhaltung der postinvasiven NWR im Mesophyll notwendig. Durch eine globale Analyse des Transkriptoms infizierter und schein-infizierter Arabidopsis-Wildtyppflanzen, sowie der pen2- und pen2 pad4 sag101-Mutante konnten in dieser Studie neue putative NWR-Gene identifiziert werden, deren Expression spezifisch mit postinvasiver Abwehr gegen P. pachyrhizi im Mesophyll korreliert. Die gezielte Unterdrückung der Expression der Kandidatengene CL4, CL7, CL15, CL16 (BRT1; UGT84A2), CL22 und CL23 in der Arabidopsis pen2-Mutante führte zur Abschwächung der postinvasiven Mesophyll-Resistenz gegen P. pachyrhizi. Zudem erhöhte die Expression der Arabidopsis-Kandidatengene CL4, CL7, CL13,CL22 and CL24 die Immunität von Soja gegen den Rostpilz. Die Studie zeigt, dass der biotechnologische Transfer von Arabidopsis NWR-Genen die Resistenz von Nutzpflanzen gegen angepasste Pathogene signifikant erhöhen kann. Damit bietet sie einen vielversprechenden züchterischen Ansatz zur Herstellung von Sojasorten mit dauerhaft erhöhter Resistenz gegen den asiatischen Sojabohnenrost.

Nonhost resistance (NHR) is the most durable form of plant immunity and is effective against all genetic variants of a pathogen. NHR wards off non-adapted pathogens using pre- and postinvasion defenses. In Arabidopsis, PEN2 is required for preinvasion resistance to the Asian soybean rust fungus Phakopsora pachyrhizi while PEN2, PAD4, and SAG101 together are needed for postinvasion NHR in the mesophyll. Transcriptional profiling of infected and mock-treated Arabidopsis wild type, pen2 and pen2 pad4 sag101 mutants identified 24 novel putative NHR genes whose expression is specifically associated with postinvasion mesophyll resistance to P. pachyrhizi. In the Arabidopsis pen2 mutant, individual silencing or mutation of candidate NHR genes CL4, CL7, CL15, CL16 (BRT1; UGT84A2), CL22 and CL23 attenuated postinvasion mesophyll resistance to P. pachyrhizi. Furthermore, stable overexpression of individual candidate genes (CL4, CL7, CL13,CL22 and CL24) in the soybean host conferred enhanced immunity to the rust fungus. Hence, evidence is provided that transfer of Arabidopsis NHR genes can significantly improve pathogen resistance of crop plants. Genes identified in this study will be used in future breeding programs for production of soybean varieties with durable resistance to Asian soybean rust.

Fulltext:
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Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis

Format
online, print

Sprache
English

Interne Identnummern
RWTH-CONV-144493
Datensatz-ID: 229523

Beteiligte Länder
Germany

 GO


OpenAccess

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The record appears in these collections:
Document types > Theses > Ph.D. Theses
Faculty of Mathematics, Computer Science and Natural Sciences (Fac.1) > Department of Biology
Publication server / Open Access
Public records
Publications database
160000
161510

 Record created 2014-07-16, last modified 2022-04-22


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