Kompatible Interaktion der Reblaus mit der Rebe

In der zweiten Hälfte des 18ten Jahrhunderts wurde die Reblaus (Daktulosphaira vitifoliae FITCH) in Europa eingeschleppt und hatte in Folge eine zerstörende Wirkung auf die europäische Kulturrebe mit hohen ökonomischen Verlusten. Das Wurzelsystem der Reben wurde durch die Bildung von Gallen, so genannten Nodositäten und Tuberositäten stark geschädigt. Forscher und Agrarwissenschaftler lösten die Krise durch die Pfropfung der Europäischen Kulturrebe auf Reblaus tolerante Wurzelstöcke von Amerikanischen Rebenarten. Über 100 Jahre was diese Strategie erfolgreich, aber jüngste Berichte zeigten dass die Toleranz der Amerikanischen Unterlagen durch das Auftreten von aggressiven Reblaus Biotypen gefährdet ist. Es ist dafür umso notwendiger die Zusammenhänge der kompatiblen Interaktion der Reblaus mit der Wirtswurzel zu verstehen. Der vorgelegte Antrag befasst sich im Speziellen mit den Prozessen in den Wurzeln der Reben nach einer Infektion mit Rebläusen, wobei im Besonderen die Entwicklung der Nodositäten und die Nährstoffversorgung der Rebläuse untersucht werden soll. Der Stärke- und Zuckermetabolismus von Nodositäten soll von 2 Seiten betrachtet werden: einerseits soll die Genexpression von Genen des Zucker- und Stärkemetabolismus in Nodositäten analysiert werden und andererseits die Nährstofftransportwege zu sich entwickelnden Nodositäten. Die differenzielle Genexpression wird mit GeneChip und quantitativen PCR Analysen untersucht werden. Der Transport von Zuckern zu den Zellen der Nodositäten wird mit mikroskopischen, histochemischen und molekularbiologischen Methoden untersucht. Die Ergebnisse werden tiefe Einblicke in die Reblaus - Rebe Interaktion geben und viele und neue Erkenntnisse liefern, die es ermöglichen essentielle physiologische Prozesse zu identifizieren, die die Basis bilden könnten neue Strategien zur Bekämpfung aggressiver Biotypen zu entwickeln.

Die Reblaus (Daktulosphaira vitifoliae Fitch) gehört zu den wichtigsten Schädlingen im Weinbau weltweit. Die kompatible Reblaus Rebe (Vitis spp.) Interaktion induziert massive lokale und systemische Änderungen im Metabolismus der Wirtspflanze. Grundlegendes Wissen dieser Interaktion dient dem Wissen über die partielle Resistenz von Unterlagsreben, der Evolution neuer Reblausbiotypen und den Veränderungen in der source-sink Verteilung in der Rebe. Das Gesamtbild der Interaktion ist notwendig um effiziente und innovative Pflanzenschutzstrategien zu entwickeln. Das Ziel des Forschungsprojektes war die Analyse des Transkriptoms der Reblausinduzierten Wurzelgalle (Nodosität) als Grundlage für die Untersuchung der Veränderungen des primären und sekundären Metabolismus, insbesondere des Kohlenhydratmetabolism in der Nodosität. Die experimentellen Methoden umfassten Genexpressionsanalysen, funktionelle Analysen und histologische Untersuchungen. Als Modell wurde der partiell resistente Genotyp T5C mit einer definierten Reblauslinie kombiniert. Nicht infizierte Wurzelspitzen wurden mit Nodositäten unterschiedlicher Entwicklungsstadien verglichen. Unterschiede zwischen diesen Stadien wurden analysiert: Genexpression (Gen-Chip, qPCR-Analyse), Stärkegehalt (Enzym-Assay), Zuckergehalt, Sekundärmetabolite (GC-MS-Analyse) und Zuckertransport (histologische Analyse). Unsere Resultate weisen darauf hin, dass die tatsächliche physiologische und funktionale Rolle der Nodosität (als Modell für Reblaus - induzierte Gallen) einer Revision bedarf. Die Biosynthese von Stärke als Depot für Zuckermetabolite zur Versorgung der Reblaus ist nicht der hauptsächliche oder gar einzige Effekt der den gallenspezifischen Kohlenhydrathaushalt beeinflusst. Vielmehr verdichten sich die Beweise, dass die Stärke der Versorgung und Speicherung für die Wirtspflanze dient, während die Reblaus kontinuierlich Saccharose direkt aufnimmt. Der Import von Saccharose aus source Blättern erfolgt symplastisch zur und innerhalb der Galle. Die Sink-Aktivität ist in der Nodosität ist stark erhöht, nachweisbar durch erhöhte Aktivität von Saccharosesynthase Genen, verstärkte Expansin Gen Aktivität und die signifikante Verteilung von markierter Saccharose in die Gallen. Eine erhöhte Aktivität von Invertasen wurde ausgeschlossen. Die Gesamtheit der Resultate dient der scientific community durch die Bereitstellung eines Referenztranskriptoms für zukünftige differentielle Analysen der Wirt-Parasit Interaktion bei Rebwurzeln. Ein neuentwickelter Gene Chip wird zur Verfügung gestellt. Für den praktischen Weinbau sind die Ergebnisse von Bedeutung, da auch latenter Reblausbefall signifikante systemische Auswirkungen auf die Rebe hat. Auf Basis des neu gewonnenen Wissens ist eine gezielte Anpassung der Kulturführung und Begrünungstrategie Reblausbefallenen Weingärten zur Qualitätserhaltung möglich.