F 37 - Gerhard Adam - Fusarium metabolites and detoxification reactions

Sprecher:
Gerhard Adam

bewilligt: 2008, verlängert 2013

Universität/Forschungsstätte: Universität für Bodenkultur

gerhard.adam(at)boku.ac.at

www.fusarium.at

Pflanzenpathogene Pilze der Gattung Fusarium können insbesondere Weizen, Gerste und Mais befallen und auf diesen Wirtspflanzen toxische Sekundärmetaboliten bilden, die sich in der Folge in gesundheitsgefährdenden Mengen in Lebens- und Futtermitteln wiederfinden. In den genetischen Ressourcen dieser Nutzpflanzen sind nur polygen vererbte, quantitative Unterschiede in der Fusarium-Resistenz vorhanden. Ziel des SFBs ist es, durch die Untersuchung der Rolle von Pilzmetaboliten in der Ausbildung von Pflanzenkrankheiten zu einem verbesserten Verständnis von Resistenz-Komponenten in der Pflanze zu kommen. Mit Hilfe moderner Methoden der Genom- und Metabolomforschung soll Pflanzenzüchtung von einer rein empirischen zu einer auf dem Verständnis molekularer Vorgänge basierenden Wissenschaft werden, die es erlaubt, Pflanzen mit hoher Fusarium-Resistenz und geringer Mykotoxinbelastung zu züchten.

Die Arbeitshypothese des Projekts ist, dass Fusarium durch Bildung von Sekundärmetaboliten die Pathogenabwehr seiner Wirtspflanzen unterdrücken kann. Andererseits scheinen Unterschiede in der Resistenz von Pflanzen maßgeblich von der Fähigkeit zur Detoxifikation von Pilzmetaboliten determiniert zu sein.

Fusarium graminearum hat laut bioinformatischen Analysen der Genomsequenz das Potenzial zur Bildung einer Vielzahl von noch weitgehend unbekannten Sekundärmetaboliten. Durch Manipulation der Chromatinstruktur des Pilzes wird versucht, normalerweise nur in planta exprimierte Gencluster auf definierten Medien zu aktivieren. Die Identifizierung der zugehörigen Metaboliten und die Aufklärung ihrer Wirkungsmechanismen ist das Ziel von zwei Teilprojekten. Andererseits soll die Reaktion der Wirtspflanzen auf Fusariuminfektionen – insbesondere hinsichtlich der Fähigkeit zur Inaktivierung von Pilzmetaboliten – untersucht werden. In Weizen, einem hexaploiden Getreide, ist diese Aufgabe besonders schwierig, weil die für die Detoxifikation relevanten Gene (z. B Glucosyltransferasen) als extrem große Genfamilien vorkommen. Nah-isogene Weizenlinien, die sich in einzelnen QTLs (quantitative trait loci) unterscheiden, werden mit modernsten Methoden der Transkriptom- sowie der Metabolomanalyse unter Verwendung Stabilisotopen-markierter Pilzmetabolite untersucht. Damit sollen in Zusammenarbeit mit einem in der Weizen-Genomannotation führenden Bioinformatik-Partner die für verschiedene Resistenz-QTL verantwortlichen Weizengene identifiziert werden. Ein weiteres Ziel des SFBs besteht darin, ein neu entdecktes Mykotoxin, das sich schon bekannten Entgiftungsreaktionen der Pflanze entziehen kann, hinsichtlich Toxizität, Vorkommen und seiner Biosynthese in Fusarium umfassend zu charakterisieren.

Der interdisziplinäre Ansatz, welcher ForscherInnen aus Gebieten wie Bioinformatik, funktioneller Pilzgenomik, analytischer Chemie, Metabolom- und Genomforschung von Modell- und Nutzpflanzen bis hin zur Pflanzenzüchtung an einem Strang ziehen lässt, um die Grundlagen der Fusarium-Pflanze-Interaktion zu studieren, ist ein Alleinstellungsmerkmal dieses Projekts.

 

Durchschnittlich beschäftigte NachwuchswissenschafterInnen
14

Höhe der FWF-Förderung
3.330.040 € (48 M) + 2.395.378 € (36 M)

Internationale Kooperationspartner

    • Corby Kistler, University of Minnesota
    • Gary Muehlbauer, University of Minnesota
    • Marie Dufresne, Université Paris Sud
    • Nancy Keller, University of Wisconsin
    • Hélène Berges, CNRGV INRA Toulouse
    • Luigi Cattivelli, CRA Fiorenzuola D’Arda
    • Shahryar Kianian, North Dakota State University

    Principal Investigators (PI) in Phase II:

    • Gerhard Adam, Hermann Bürstmayr, Rudolf Krska, Joseph Strauss (alle BOKU)
    • plus DFG-geförderte Bioinformatik-Partner: PI Hans Werner Mewes (TU München/Helmholtz Zentrum München: Arbeitsgruppenleiter Klaus Mayer (Weizen), Ulrich Gueldener (Fusarium).

    Sprecher des SFBs
    Gerhard Adam, Department für Angewandte Genetik und Zellbiologie, Universität für Bodenkultur

    gerhard.adam(at)boku.ac.at

    Website: www.fusarium.at

    f37.pdf(pdf, 82KB)


    Kontakt
    FWF – Der Wissenschaftsfonds
    Haus der Forschung
    1090 Wien, Sensengasse 1
    T: +43/1/505 67 40-0, F: +43/1/505 67 39
    office(at)fwf.ac.at
    Sabine Haubenwallner
    DW 8603, sabine.haubenwallner(at)fwf.ac.at