Die Identifizierung und Charakterisierung von Effektorproteinen aus Hyaloperonospora parasitica und deren Angriffszielen in Arabidopsis thaliana

Phytopathogene Oomyceten verursachen weltweit verheerende Pflanzenkrankheiten, wie zum Beispiel die Kraut- und Knollenfäule der Kartoffel oder das plötzliche Eichensterben. Allerdings ist nur wenig über das Zusammenspiel auf molekularer Ebene zwischen den Oomyceten und ihren Wirtspflanzen bekannt. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wird versucht, anhand des Modell Pathosystems Hyaloperonospora parasitica/Arabidopsis thaliana die molekulare Basis der Virulenz von Oomyceten ebenso wie der Resistenz ihrer Wirtspflanzen näher zu erforschen. Eine Familie strukturell verwandter sogenannter Resistenz (R) -Proteine verleiht Arabidopsis Resistenz gegenüber seinem natürlichen Oomycetenpathogen H. parasitica. Diese erkennen die Gegenwart oder Aktivität von speziellen krank-heitsfördernden Effektorproteinen und lösen eine hypersensitive Reaktion in der Pflanze aus. Alle bisher von Oomyceten characterisierten Effektorproteine enthalten eine evolutionär konservierte RXLR Sequenz, welche eine wichtige Rolle in der Translokation der Effektoren ins Pflanzencytoplasma spielt, wo diese ihre Virulenztätigkeit ausüben oder von den pflanzlichen R-Proteinen erkannt werden. Das Vorhandensein von genomischen Sequenzdaten für H. parasitica und anderen Oomyceten erlaubt die Verwendung von bioinformatischen Ansätzen zur Identifizierung möglicher weiterer Effektoren. In Vorarbeiten dieses Projekts wurden 149 putative Effektoren in H. parasitica identifiziert. Die Charakterisierung der Funktionen dieser Effektoren sowie die Identifizierung entsprechender R-Proteine und/oder anderer Angriffsziele in Arabidopsis ist das umfassende Ziel dieses Projektes. Beginnend mit einer priorisierten Liste der Effektorproteine basierend auf Homologie zu anderen bekannten und möglichen Effektoren wird zuerst deren Virulenzfunktion mittels eines High Throughput Screens unter Verwendung eines Ersatz Typ-III-Sekretions-systems bakterieller Herkunft getestet. Damit können eine grosse Anzahl von ver-schiedenen Arabidopsis Ökotypen parallel in Infektionstests analysiert werden, was die Untersuchung natürlicher Variation in der Spezifität der Effektorerkennung ermöglicht. Diese Daten erlauben wiederum die Identifizierung putativer Resistenzproteine an Hand von genetischer Assoziation. Alternative Ansätze zur Untersuchung von Funktion und möglicher Zielproteine der Effektoren basieren auf transienter Expression in Nicotiana Benthamiana und der Hefe Di-Hybrid Technologie. Basierend auf vorbereitenden Arbeiten kann von diesem Forschungsprojekt erwartet werden, dass eine Anzahl neuer Gene isoliert wird, die wichtige Rollen in der Virulenz von Oomyceten einerseits und in der Resistenz der Pflanze andererseits spielen. Erkenntnisse aus diesem Projekt werden weitere Einblicke in die molekulare Ebene der Pflanzen-Oomyceten Interaktion liefern. Diese können in weiterer Folge auf landwirt-schaftlich wichtige Pathosysteme wie zum Beispiel die Kraut- und Knollenfäule der Kartoffel, verursacht durch Phythopthora infestans, angewendet werden.