Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-3210
Authors: Blank, Livia Andrea
Title: Molekulargenetische Untersuchungen zur Reblausresistenz bei der Unterlagsrebe Börner
Online publication date: 5-Dec-2008
Year of first publication: 2008
Language: german
Abstract: Dass Pflanzen gegen phytopathogene Infektionen resistent sind, ist das Ergebnis von multip-len Abwehrreaktionen. Eine solche ist auch die Hypersensitivitätsreaktion (HR). Sie ist die Folge eines Befalls von Börner mit Rebläusen und zeigt sich an Blättern und Wurzeln der resistenten Unterlagsrebe in Form von lokalen Nekrosen. Die Erzeugung von neuen, trans-genen reblausresistenten Unterlagsreben verlangt präzise Kenntnisse über die Mechanismen der Reblausresistenz. Um Resistenzgene zu identifizieren, wurden im Rahmen dieser Arbeit differenzielle Genexpressionsanalysen eingesetzt. Diese waren die Microarray Analyse mit der Geniom one Technik und die real time (RT) -PCR. Sie erlaubten eine Gegenüberstellung der Genexpression in behandeltem Wurzelgewebe mit der Expression im Normalgewebe der Unterlagsrebe Börner. Als experimenteller Induktor der HR in Börner diente die Indol-3-Essigsäure (IES), ein Bestandteil des Reblausspeichels. Frühere Untersuchungen zur Reb-lausresistenz zeigten, dass bei einer Behandlung mit IAA an Wurzeln von Börner Nekrosen entstehen, nicht jedoch an Wurzeln von der reblaustoleranten Unterlagssorte SO4 oder dem reblausanfälligem Edelreis. Das war der Grund, SO4 und Riesling als Vergleichsobjekte zu Börner für diese Studie auszuwählen. So sollte die Bedeutung der Rolle von IES als Auslö-ser der Resistenzmechanismen in Börner erklärt werden. Insgesamt konnten deutliche Unter-schiede in den Reaktionen der drei Rebsorten auf die IES Behandlung aufgedeckt werden. Während in Börner eine hohe Anzahl an Genen und diese intensiv auf den IES Reiz reagiert, fallen die Gene bei SO4 und Riesling zahlenmäßig kaum ins Gewicht und die Reaktionen der beiden Sorten auf IES zudem eher schwach aus. In der Summe waren es 27 Gene, die für die Reblausresistenz in Börner verantwortlich sein könnten. So konnte eine IES bedingte Aktivierung von Genen beobachtet werden, die bei der Produktion von Phytoalexinen be-deutsam sind, wie z.B. die phenylalanine ammonia-lyase, die lipoxygenase und die stilbene synthase. Weiter ließ sich eine Regulation von allgemein Stress assoziierten Genen und von Zellwandproteinen und eine Induktion von Signalkomponenten, etwa des Transkriptionsfak-tors ethylene response factor, nachweisen. Eine deutliche Hochregulation von Au-xintransportern in den IES behandelten Börnerwurzeln gab zudem Anhaltspunkte auf sorten-spezifische Unterschiede in der zellulären Aufnahme und Abgabe der IES. Durch die Ausar-beitung des Zusammenspiels der durch IES regulierten Gene konnten in dieser Arbeit wert-volle Hinweise auf die Mechanismen der Reblausresistenz in Börner gewonnen werden.
In general, hytopathogen resistance in plants is the result of multiple, and inter-connected signalling pathways. This is especially true for the hypersensitivity reaction (HR). In the rootstock cultivar 'Börner' a Phylloxera infestation leads to an HR, and results in the forma-tion of local necroses on leaves and roots, respectively. In order to develop transgenic Phyl-loxera resistant rootstocks accurate knowledge about the underlying resistance mechanisms is required. Therefore, the present study is contributing to the identification of the genes in-volved in the HR in 'Börner'. Two different methods have been used in order to study the differential gene expression after experimental simulation of the Phylloxera attack on roots: (1) microarray analysis with the geniom one technique, and (2) RT-PCR. Indol-acetic-acid (IAA) is a component of the Phylloxera saliva, and therefore, was used as an elicitor of the HR in the Phylloxera-resistant rootstock cultivar 'Börner'. Previous studies demonstrated that IAA-treatment of root tips is resulting in necrosis formation in 'Börner' roots, but not in the roots of the Phylloxera-sensitive rootstock cultivar 'SO4', as well as in the Phylloxera-sensitive scion cultivar 'Riesling'. Therefore, 'SO4' and 'Riesling' were used as controls in differential gene expression analysis. In general, IAA induction resulted in higher number of differentially expressed genes in Börner than in SO4 and Riesling, respectively. In total, 27 putative HR-genes were identified in 'Börner' by microarray analysis (FEBIT geniom one), and quantitatively analysed by RT-PCR. Those genes are involved in the production of phytoalexins, or encode phenylalanine ammonia-lyase, lipoxygenase and stilbene synthase, general stress associated gene products, cell wall proteins, components of signalling pathways (e.g. the transcription factor ethylene response factor), and auxin transporters. Thus, the present study is contributing to a better understanding of the signal transduction pathways involved in the hypersensitivity reaction underlying the necrosis formation after Phylloxera attack in the rootstock cultivar 'Börner'.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-3210
URN: urn:nbn:de:hebis:77-18096
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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