Autoren:	Brauchler, Annamaria
Titel:	Untersuchungen zu den molekularen Mechanismen der Pflanzen-Pathogen Interaktion im Modellorganismus Zymoseptoria tritici
Online-Publikationsdatum:	3-Mär-2017
Erscheinungsdatum:	2017
Sprache des Dokuments:	Deutsch
Zusammenfassung/Abstract:	Der pflanzenpathogene Pilz Zymoseptoria tritici entwickelte sich in den letzten Jahrzehnten weltweit zu einem der ökonomisch bedeutendsten Schädlinge bei der Kultivierung von Weizenpflanzen. Die Be-kämpfung des Schädlings ist aufgrund seiner stetigen Resistenzentwicklung gegen alle gegen ihn ein-gesetzten Fungizide zunehmend problematisch. Einige Forschungsvorhaben setzten sich deshalb die Aufklärung der molekularen Infektionsmechanismen von Z. tritici zum Ziel, denn dadurch wäre die Ent-wicklung von nachhaltigeren Fungiziden mit besserer Spezifität und größerer Effizienz möglich. In der vorliegenden Arbeit konnten neue Erkenntnisse der Pflanzen-Pathogen Interaktion zwischen Zymoseptoria tritici und Triticum aestivum gewonnen werden. Mit dem Ziel, den Sekundärmetabolismus von Z. tritici zu untersuchen und neue phytotoxische Metaboliten zu identifizieren, welchen eine wichtige Bedeutung im Infektionsprozess zukommt, wurde eine ZtareA loss of function Mutante generiert. Der GATA-Transkriptionsfaktor AreAp fungiert in Ascomyceten als globaler Regulator des Sekundärmetabolismus sowie als Mediator der Stickstoff-Metaboliten Repression und bildet somit eine Schnittstelle zwischen Primär- und Sekundärmetabolismus. Die Inaktivierung von ZtareA hatte in Z. tritici einen apathogenen Phänotyp zur Folge, der vermutlich aufgrund einer im Vergleich zum Wildtyp (WT) um ca. 75 % reduzierten Keimungsrate der Pyknidiosporen zustande kommt. Erstmals konnte die Fähigkeit von Z. tritici gezeigt werden, pflanzliche Phenolsäuren aus T. aestivum zu detoxifizieren. Sowohl ΔZtareA als auch der WT-Stamm IPO323 waren in der Lage die antifungischen Pflanzenabwehrstoffe Zimtsäure und Benzoesäure extrazellulär in p-Hydroxybenzoesäure (p-HBS) zu metabolisieren. Die Bedeutung des Sekundärmetabolismus von Z. tritici für den Infektionsprozess wurde des Weiteren durch das Erstellen eines Genexpressionsprofils der zehn aus Z. tritici bekannten Polyketidsyntha-se (pks)-Gene im Infektionsverlauf untersucht. Vier pks-Gene (Ztpks1, Ztpks2, Ztpks4 und Ztpks10) mit signifikant erhöhter Transkriptmenge in einer der Infektionsphasen wurden ausgewählt und im An-schluss inaktiviert. Es konnte nachgewiesen werden, dass ZtPKS1p in Z. tritici das Schlüsselenzym in der Synthese des schwarzbraunen Pigmentes ist, bei dem es sich wahrscheinlich um Dihydroxynaphthalin (DHN)-Melanin handelt. Die Virulenz von ΔZtpks1 war nicht beeinträchtigt, sodass gezeigt werden konnte, dass Mela-nin im Vergleich zu vielen anderen Phytopathogenen, in Z. tritici kein Pathogenitätsfaktor zu sein scheint. Des Weiteren konnte bei ΔZtpks4 ein vermindertes vegetatives Wachstum sowie eine im Ver-gleich zum WT um ca. 50 % reduzierte Keimungsrate beobachtet werden, welche sich jedoch nicht auf die Virulenz der loss of function Mutante auswirkte. Bei den beiden weiteren generierten Mutanten ΔZtpks2 und ΔZtpks10 konnten keine Unterschiede zum WT beobachtet werden, sodass deren Bedeu-tung im Infektionsverlauf weiterhin unklar bleibt. In this work new insights into the plant-pathogen interaction between the phytopathogenic fungus Zymoseptoria tritici and its host Triticum aestivum could be gained. For the first time it was shown that Z. tritici is able to detoxify plant phenolic acids from T. aestivum. The antifungal plant-derived compounds cinnamic acid and benzoic acid are converted extracellularly to p-hydroxybenzoic acid, a phytotoxic phenolic acid. This enzymatic conversion is probably catalyzed by secreted ZtCYP53p. Furthermore, the importance of the secondary metabolism of Z. tritici for the infection process was investigated by the generation of in planta gene expression profiles of the ten polyketide synthase (pks) genes known from Z. tritici. Four pks genes (Ztpks1, Ztpks2, Ztpks4 and Ztpks10) with significantly increased transcript levels in one of the infection phases were selected and subsequently inactivated. It was shown that ZtPKS1p is the key enzyme in the synthesis of the blackish brown pigment, which is probably dihydroxynaphthalene (DHN) melanin. The virulence of ΔZtpks1 was not impaired, thus it could be concluded, that compared to many other phytopathogenic fungi, melanin is not a pathogenicity factor in Z. tritici. In addition, reduced hyphal growth and germination rates were observed in a second mutant strain, ΔZtpks4. However, these changes did not affect the virulence of the ΔZtpks4 loss of function mutant.
DDC-Sachgruppe:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Veröffentlichende Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Organisationseinheit:	FB 10 Biologie
Veröffentlichungsort:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3302
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000010262
Version:	Original work
Publikationstyp:	Dissertation
Nutzungsrechte:	Urheberrechtsschutz
Informationen zu den Nutzungsrechten:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Umfang:	IX, 141 Blätter
Enthalten in den Sammlungen:	JGU-Publikationen