RT Dissertation/Thesis
T1 Analyse von Pathogenresistenzmechanismen in Tomate (Solanum lycopersicum L.)
A1 Gerhardts,Anja
WP 2008/07/11
AB Pflanzen dienen vielen Lebensformen als Nahrungsquelle und Energielieferant und sind nicht zuletzt aufgrund ihrer Standortgebundenheit vielen schädigenden Umwelt-einflüssen ausgesetzt. Aufgrund dessen haben sie komplexe Abwehrmechanismen entwickelt, die sie beispielsweise vor dem Befall durch Pathogene schützen. Ein wichtiger Bestandteil dieser Abwehrmechanismen ist die Expression pflanzeneigener Resistenzgene (R), welche pathogene Avirulenzgenprodukte (Avr) erkennen, dadurch eine hypersensitive Reaktion (HR) in der Pflanzenzelle auslösen und somit eine systemische Infektion der Pflanze verhindern.
Im Zuge dieser Arbeit wurden die Resistenzgene Tm-2 und Tm-2² aus Tomaten-pflanzen isoliert, kloniert und sequenziert. Die allelen R-Gene gehören zur Gruppe der CC-NBS-LRR-Resistenzgene, die im Pflanzenreich weit verbreitet ist, und unter-scheiden sich lediglich in vier Aminosäuren. Dies ist insofern erstaunlich, da durch Resistenz durchbrechende ToMV-Stämme gezeigt wurde, dass beide Resistenzgen-produkte unterschiedlich mit dem Transportprotein von ToMV (30 kDa MP = Avr) interagieren (Weber et al., 2004). Aus diesem Grund wurden durch einen Restriktionsschnitt im Bereich zwischen der NBS- und der LRR-Region chimäre Austauschkonstrukte (A1 und A2) der Resistenzgene erstellt, um Unterschiede in der Pathogenerkennung untersuchen zu können. Mit den vier Konstrukten wurden sowohl MM-Tomaten- aus auch nn- und NN-Tabakpflanzen transformiert. Die Expression der Resistenzgenkonstrukte in MM- und nn-Linien führte nicht wie erwartet zur Resistenzvermittlung gegenüber ToMV. Allerdings zeigte sich in älteren infizierten nn-Transformanden eine spontane Bildung von Blattnekrosen, was auf eine verspätet einsetzende HR hinweist. Dies lässt sich erklären, indem man davon ausgeht, dass die Anwesenheit des Resistenzgenproduktes alleine nicht zur Er-kennung des viralen Transportproteins ausreicht, sondern dass andere pflanzliche Komponenten an diesem Prozess beteiligt sind (wie beschrieben in der Guard-Hypothese nach Dangl und Jones, 2001). Dafür sprechen auch die Ergebnisse der durchgeführten Interaktionstests im Hefe-Zweihybridsystem, aufgrund derer eine direkte Interaktion zwischen Tm-2 und 30 kDa MP ausgeschlossen werden kann.
In den NN-Transformanden wurden Unterschiede in der Funktionalität der Konstrukte sichtbar. Während bei NN/Tm-2- und NN/A2-Pflanzen eine extreme Resistenz gegenüber dem ToMV Wildtyp (ToMV0) und dem Tm-2²-Resistenz durchbrechenden Stamm ToMV2² auftrat, waren die Konstrukte Tm-2² und A1 weniger funktionell gegenüber ToMV0 und dem Tm-2-Resistenz durchbrechenden Stamm ToMV1-2. Auch dieses Ergebnis deutet auf Unterschiede zwischen den Allelen in der Pathogenerkennung hin; außerdem zeigt es, dass die Erkennung innerhalb der LRR-Region stattfindet, da die Austauschkonstrukte, welche sich den natürlichen Resistenzgenen gleich verhalten, jeweils deren C-terminale LRR-Domäne tragen.
Ein weiterer Kandidat zur Pathogenresistenzvermittlung im Zuge der HR wurde in der Hydroxycinnamoyl-CoA:Tyramin N-(Hydroxycinnamoyl)transferase (THT) gefunden und untersucht (Silber, 2001; Gerhardts, 2003). In dieser Arbeit konnte in vivo gezeigt werden, dass die Produkte der Enzymreaktion der THT, welche im Zuge der HR gebildet werden, nicht wie angenommen eine rein antimikrobielle Wirkung gegenüber einem Pathogen zeigen (von Roepenack-Lahaye et al., 2003; Newman et al., 2001), sondern auch eine zelltodfördernde Wirkung auf die Pflanzenzelle selbst haben.

K1 Resistenzgen
K1 Tomate
PP Hohenheim
PB Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
UL http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2008/281