Molekulare Grundlagen der Interaktionen bei Vergilbungskrankheiten

Das übergeordnete Ziel des Projekts ist unser Verständnis der molekularen Wechselwirkung zwischen Weinreben und Phytoplasmen, den Erregern der Vergilbungskrankheiten (GYs), zu verbessern. Dies soll durch die Integration der Forschungsbemühungen der slowenischen und österreichischen Teams und mit Unterstützung von führenden Gruppen in Pflanzenphysiologie und in der Phytoplasmforschung erreicht werden. In dem geplanten Projekt werden wir eine umfassende molekulare Studie durchführen und werden natürliche und experimentelle Modellsysteme und innovative Datenanalysen verwenden, um die wichtigsten molekularen Faktoren, die bei der Wechselwirkung Pflanze Krankheitserreger eine Rolle spielen, identifizieren. Europa ist der weltweit wichtigsten Hersteller und Exporteur von Wein, Weinprodukten und Weinpflanzen. Für diesen wichtigen Wirtschaftssektor stellen die Vergilbungskrankheiten "Bois noir" und "Flavescence dorée", die von unterschiedlichen Typen von Phytoplasmen (BNp bzw FDp) ausgelöst werden, eine Bedrohung dar. Um in der Forschung Probleme mit dem Quarantäne Status von FDp zu überwinden, verwenden wir als Modell BNp mit gleichen Symptomen und vermutlich sehr ähnliche Mechanismen. In diesem Projekt werden wir die derzeitige Welle der BN-Krankheit in Österreich und Slowenien durch die Auswertung der Infektionsrate und Stammzusammensetzung in Insektenvektoren, alternativen Wirten (Unkräuter) und Wein charakterisieren. Die Charakterisierung der Stämme wird durch Markergene erfolgen und FDp und BNp-Stämme werden auf eine Modellpflanze der Phytoplasmaforschung, auf das madagassische Immergrün (Catharanthus roseus), übertragen werden. Um Erkenntnisse über die Stamm- und Phytoplasma Effektor Variabilität der österreichischen und slowenischen BNp zu erhalten, werden wir Sequenzierung der nächsten Generation verwenden. Damit kann die molekulare Grundlage für Evolution und Mechanismen die an der Krankheitsentstehung beteiligt sind studiert werden. Expressionsstudien mit Hochdurchsatz RNA-Sequenzierung wird verwendet werden, um wichtige Faktoren (einschließlich der Effektor- Proteine und regulatorische RNAs) für die Entwicklung der Krankheit und für die unterschiedliche Symptomausprägung der Krankheit zu filtern. Auch die Pflanzenreaktion wird ausgewertet und der potenzielle Beitrag verschiedener Faktoren im Modell Catharanthus roseus ausgewertet werden. Alle Ergebnisse werden für die Konstruktion eines verbesserten Modells des Phytoplasma/Pflanzenwirt Systems genutzt werden. Dies wird die Phytoplasmen-Pflanze-Interaktion sowohl vom bakteriellen als auch vom Pflanzenstandpunkt aus betrachten und somit ein umfassenderes Verständnis der Krankheit erlauben. Die Studie wird Sequenzierung der nächsten Generation und Bioinformatik zu verwenden, um Phytoplasma spezifische Informationen aus dem größeren, pflanzlichen Datensatz auszuwählen und die Beteiligung von spezifischen Faktoren für die Entwicklung der Krankheit und Pflanzenverträglichkeit zu untersuchen. Koordinierte Anstrengungen von slowenischer und österreichischer Seite werden einen Beitrag für das Management der vor allem im Obst- und Weinbau beider Länder wichtigen Phytoplasmosen Krankheiten leisten.

Das Stolbur-Phytoplasma ist die Ursache für "Bois noir" der Weinrebe und wird durch phloemsaugende Insekten der Ordnung Hemiptera von Wildreservoirpflanzen, nämlich Ackerwinde und Brennnessel, auf die Weinrebe übertragen. Die Krankheit verursacht wirtschaftliche Schäden in der Weinproduktion in Europa. Phytoplasmen können im Labor nicht auf herkömmliche Weise kultiviert werden, weshalb die Charakterisierung des Erregers schwierig ist. Basierend auf genetischen Markern haben wir Stolbur-Genotypen charakterisiert und Infektionswellen beobachtet, die entweder von Brennnessel oder Ackerwinden als Wildreservoirpflanzen stammen. Das vollständige Genom von sechs Stolbur-Phytoplasma wurde durch metagenomische Verfahren erhalten. Eine Sequenzierung mit langen Fragmenten wurde verwendet, um die Genome der beiden Ökotypen von Stolbur-Phytoplasma zu schließen. Die verschiedenen Arten von Stämmen zeigen in Versuchspflanzen unterschiedliche Symptome und enthalten entsprechend unterschiedliche Effektoren, die wahrscheinlich für die Manifestation des Phänotyps verantwortlich sind. Für die verschiedenen Ökotypen wurden auch vergleichende Expressionsanalysen durchgeführt, die die wichtigen Faktoren der Effektoren zwischen Phytoplasma und Wirtspflanze unterstreichen. Um die Wirkungen von Phytoplasma-Effektoren und des Einflusses des pflanzlichen Zuckerstoffwechsels zu charakterisieren, wurde eine vorübergehende und stabile Transformation von Tabak und Madagaskar-Immergrün durchgeführt. Die Phänotypen und die veränderten enzymatischen Aktivitäten der Pflanzen wurden charakterisiert. Zusammenfassend können die Ergebnisse zu einem besseren Verständnis der Mechanismen führen, die für die Symptome und die Krankheitsentwicklung bei mit Phytoplasma infizierten Pflanzen verantwortlich sind.