Analyse der MIOX Gene in Synzytien

Eine Transkiptom Analyse von Synzytien die durch den Zystennematoden Heterodera schachtii in Arabidopsis Wurzeln induziert werden hat gezeigt, daß Gene die für das Enzym Myoinositol Oxygenase (MIOX) kodieren in Synzytien hochreguliert werden. Arabidopsis enthält insgesamt 4 MIOX Gene. MIOX ist ein zentraler Bestandteil in einem Syntheseweg der zu der Produktion von UDP-Glukuronsäure führt, allerdings wurden auch andere Funktionen für dieses Enzym postuliert. UDP-Glukuronsäure kann auch mit Hilfe von UDP- Glucosedehydrogenase über einen alternativen Syntheseweg produziert werden. UDP-Glukuronsäure wiederum ist ein wichtiges Vorprodukt für die Synthese von Zellwand Polysacchariden. Die Bedeutung des MIOX Synthesewegs für die Funktion von Synzytien soll in diesem Projekt mit Hilfe von Mutanten und miRNAs untersucht werden. Pflanzen mit erniedrigter MIOX Aktivität in Synzytien werden auf eine veränderte Resistenz gegenüber Nematoden getestet. Mögliche Auswirkungen auf Synzytien werden elektronenmikroskopisch untersucht und Veränderungen der Zellwand von Synzytien werden mit Hilfe der HPLC analysiert.

UDP-Glucuronsäure ist eine wichtige Vorstufe für die Produktion von Zellwand Polysacchariden in Arabidopsis. Diese Verbindung kann über 2 verschiedene Biosynthesewege produziert werden, den MIOX (myo-Inosit Oxygenase) Weg und den UGD (UDP-Glucose Dehydrogenase) Weg. In Synzytien die durch den Zuckerrüben Zystennematoden Heterodera schachtii in Arabidopsis Wurzeln induziert werden, sind alle 4 MIOX Gene sehr stark exprimiert. Eine 4fach Mutante mit stark reduzierter Expression aller 4 MIOX Gene ist deutlich resistenter gegenüber H. schachtii als der Wildtyp. Dieser Defekt im MIOX Weg wird zum Teil durch den UGD Weg kompensiert, da die Expression von 2 der 4 UGD Gene in der 4fach Mutante hochreguliert ist. Dies erklärt auch, dass wir in der 4fach Mutante keinerlei Effekt auf die Ausbildung der Zellwände in Synzytien gefunden haben.Für die Produktion von Zellwänden in Synzytien scheint der UGD Weg wichtiger zu sein als der MIOX Weg. Eine ??ugd23 Doppelmutante war nicht in der Lage, in mit weiblichen Nematoden assoziierten Synzytien Zellwandverdickungen zu bilden. Dies führte zu einer schlechteren Nährstoffversorgung und damit einhergehend kleineren Synzytien und einer geringeren Zahl sich entwickelnder Nematoden.Die Bedeutung des MIOX Biosynthese Wegs für die Entwicklung von Synzytien, welche sich auch in der sehr starken Expression aller 4 MIOX Gene zeigt, liegt hingegen in der Reduktion des myo-Inosit Gehalts begründet. Myo-Inosit ist ein Vorprodukt für die Biosynthese von Galaktinol und durch die Reduktion von myo-Inosit wird auch der Galaktinol Gehalt niedrig gehalten. Ein zu hoher Galaktinol Gehalt, wie er auch in der miox 4fach Mutante zu finden ist, führt zu erhöhter Resistenz gegenüber H. schachtii.