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Molecular aspects of Arabidopsis nonhost resistance to Phakopsora pachyrhizi = Molekulare Aspekte der Nichtwirt-Resistenz von Arabidopsis gegen Phakopsora pachyrhizi



Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Ruth Campe

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2014

Umfang122 Bl. : Ill., graph. Darst.


Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2014

Zsfassung in dt. und engl. Sprache. - Online-Ausg.: Campe, Ruth: Molecular aspects of Arabidopsis nonhost resistance to Phakopsora pachyrhizi


Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter


Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2014-09-05

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-52314
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/459457/files/5231.pdf

Einrichtungen

  1. Fachgruppe Biologie (160000)
  2. Lehr- und Forschungsgebiet Biochemie und Molekularbiologie der Pflanzen (161620)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Arabidopsis thaliana (Genormte SW) ; Biowissenschaften, Biologie (frei) ; Nichtwirt-Resistenz (frei) ; Phakopsora pachyrhizi (frei) ; PEN3 (frei) ; nonhost resistance (frei) ; Arabidopsis thaliana (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 570

Kurzfassung
Arabidopsis ist für Phakopsora pachyrhizi, den Erreger des Asiatischen Sojabohnenrosts, der den weltweiten Sojaanbau bedroht, eine sogenannte “Nichtwirt-Pflanze”. „Nichtwirt-Resistenz“ verleiht der Pflanze einen beständigen Schutz gegen vermeintlich alle Varianten eines bestimmten Pathogens. Das molekulare Verständnis der Nichtwirt-Resistenz könnte es möglich machen, diese sehr beständige Form der pflanzlichen Immunität auf Wirt-Pflanzen zu übertragen und diese gegen ihre hauptsächlichen Krankheitserreger immun zu machen. Der ABC-Transporter PEN3 ist ein wichtiger Bestandteil der Nichtwirt Resistenz von Arabidopsis gegen verschiedene, nichtangepasste Pathogene (z.B. P. pachyrhizi). Über die molekulare Funktion von PEN3 bei der Nichtwirt-Resistenz ist allerdings bislang nur wenig bekannt. In einem in vitro-Bindungsassay wurden 28 Proteine identifiziert, die mit PEN3 wechselwirken und -aufgrund ihrer Annotationan der zellulären Antwort auf abiotischen und biotischen Stress beteiligt zu sein scheinen. Neun dieser Proteine sind Ca2+ -Sensoren, z.B. Calmodulin (CaM) und CaM-ähnliche Proteine. Die Interaktion von PEN3 mit CaM konnte mit einem CaM-Overlay-Assay und anhand der Präzipitation von PEN3 mit CaM-Sepharose in vitro und mit bimolekularer Fluoreszenzkomplementierung in vivo bestätigt werden. Da die Nichtwirt-Resistenz gegen die phytopathogenen Pilze P. pachyrhizi und Blumeria graminis f. sp. hordei in der cam7 Mutante von Arabidopsis abgeschwächt ist, konnte eine direkte Verbindung der Nichtwirt-Resistenz von Arabidopsis mit Ca2+ -vermittelten Signalwegen neu aufgezeigt werden. Zusätzlich wurde die Aktivierung von ausgesuchten Arabidopsis-Genen nach Behandlung mit Sporen oder mit Keimwasser von P. pachyrhizi untersucht. Bei diesem Ansatz war bemerkenswert, dass sowohl mit Sporen als auch mit Keimwasser in Arabidopsis Markergene induziert wurden, die üblicherweise mit der Abwehr von nekrotrophen Krankheitserregern in Verbindung gebracht werden. Deshalb stellt sich die Frage, ob man den vermeintlich biotrophen Pilz P. pachyrhizi nicht eher als „heminekrotrophen“ Organismus betrachten sollte.

Arabidopsis expresses nonhost resistance (NHR) to Phakopsora pachyrhizi, the causal agent of Asian soybean rust disease that threatens worldwide soybean cultivation. Nonhost resistance is durable and effective to a broad spectrum of pathogens. Understanding nonhost immunity at the molecular level would likely provide knowledge one could use to make susceptible hosts immune to a given disease. The ABC transporter PEN3 is required for Arabidopsis NHR to several nonadapted pathogens, including P. pachyrhizi. However, PEN3’s molecular function is poorly understood. An in vitro binding screen with protein microarrays delivered 28 proteins which bound to PEN3 and based on their GO annotation were found to be associated with the biotic and abiotic plant stress response. Nine of the proteins represented cellular Ca2+ sensors, including calmodulin (CaM) and several CaM-like proteins. The PEN3-CaM interaction was confirmed in vitro by a CaM overlay assay and pull-down of PEN3 with CaM Sepharose and in vivo by bimolecular fluorescence complementation. Furthermore, the cam7 mutant was shown to be compromised in NHR against P. pachyrhizi and the nonadapted powdery mildew fungus Blumeria graminis f. sp. hordei. This study thus provides a novel link between Ca2+ signaling and Arabidopsis NHR. Furthermore, I investigated changes in mRNA transcript accumulation in Arabidopsis upon treatment with P. pachyrhizi uredospores and germination fluid. This approach revealed P. pachyrhizi induces marker genes for defense to necrotroph pathogens, asking whether one can consider the ostensible biotroph a “heminecrotroph” pathogen.

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Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis

Format
online, print

Sprache
English

Interne Identnummern
RWTH-CONV-145365
Datensatz-ID: 459457

Beteiligte Länder
Germany

 GO


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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
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161620
160000

 Record created 2014-12-22, last modified 2022-04-22


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