Mechanismen, die zum Antagonismus führen

Weltweit, Ökosysteme, mit eingeschlossen landwirtschaftlich genutzte Flächen, sind von klimatischen Veränderungen betroffen. Die Auswirkung auf Lebensräume von Mensch und Tier ist die Gefährdung dieser durch die zunehmende Verbreitung von pflanzenpathogenen Pilzen sowie die Verunreinigung von Wasserressourcen durch die steigende Anwendung von chemischen Fungiziden. In diesem Zusammenhang konnte bereits gezeigt werden, dass die biologische Bekämpfung von Schadpilzen eine ernst zu nehmende Alternative zu konventionellen Fungiziden darstellt. Trichoderma spp. mit Biokontrollaktivität gegen zahlreiche pflanzenschädliche Pilze erfüllen diese Anforderungen indem sie ihre Wirtspilze über komplexe, bisher noch nicht vollständig aufgeklärte, Mechanismen erkennen und lysieren. Die mykoparasitische Antwort umfasst morphologische Veränderungen, wie Umwicklung der Wirtshypen sowie die Ausbildung von appressorien-ähnlichen Strukturen und zusätzlich die Sekretion von zellwandlytischen Enzymen und Sekundärmetaboliten, wie z.B. Antibiotika. Abgesehen davon stimulieren biokontrollaktive Trichoderma Stämme Pflanzenwachstum und induzieren systemische Resistenz in Pflanzen. Im vorliegenden Projekt ist die funktionelle Aufklärung von Genen, die während der mykoparasitischen Interaktion von T. atroviride IMI206040 mit Wirtspilzen aus unterschiedlichen Phyla differentiell exprimiert wurden, bezüglich der Wirkungsweise der korrespondierenden Proteine während Wirtserkennung, -spezifität, Mykoparasitismus und Biokontrolle geplant. Zu diesem Zweck wurden 17 Gene ohne bekannte Funktion und 9 Gene deren Proteine funktionell mit Mechanismen, die mit antagonistischer Wirkung in Zusammenhang stehen, für eine weitere Untersuchung im Zuge des eingereichten Projektes ausgewählt. Darunter sind Proteine die in der Transduktion von Signalen, Abwehr, Autophagozytose, Biosynthese von Sekundärmetaboliten und intrazellulärer Verteilung, Sekretion und vesikulärem Transport mitwirken. Die Annotation und Charakterisierung der 26 Genprodukte ist mittels Knockout- oder Überexpressionsstämmen von T. atroviride IMI206040 geplant, um die Funktion der jeweiligen Gene während der Wirtserkennung und der mykoparasitischen Aktivität gegen verschiedene pflanzenpathogene Pilze (z.B. Rhizoctonia solani, Phytophthora capsici und Botrytis cinerea) zu ermitteln. Darüberhinaus wird die Produktion von Sekundärmetaboliten, sekretierten Proteinen und die Biokontrollaktivität von stark beeinträchtigen Stämmen im Vergleich zum Wild typ untersucht.

Pilze der Gattung Trichoderma sind wichtige Vertreter der wissenschaftlich und wirtschaftlich wichtigen Bodenpilze, die ihre Anwendung in unterschiedlichen Gebieten, wie beispielsweise Lebensmittel- und Futtermittelindustrie, biologischer Pflanzenschutz und zur Förderung des Pflanzenwachstums, finden. Trotz dieser vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten und der Ausbringung von Trichoderma auf landwirtschaftliche Flächen zur Reduktion von Ernteausfällen, verursacht durch Pflanzenschädlinge wie Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Fusarium spp. uvm, sind die zugrunde liegenenden Mechanismen großteils unbekannt. Insbesondere die Wirtserkennung und die spezifische Wirksamkeit von T. atroviride gegen diese Pilze auf Genom- und Transkriptomebene sind noch unzureichend erforscht. Daher wurde dieses Projekt initiiert und durchgeführt um Gene, die an der Erkennung der Schadpilze beteiligt sind zu identifizieren und charakterisieren. Aus einer Liste von 175 unterschiedlich exprimierten Genen, die im Zuge eines Vorläuferprojektes (Erwin-Schrödinger Stipendium J2674) quantifiziert werden konnten, wurden sieben einer genaueren Untersuchung unterzogen. Obwohl ein geändertes Expressionsmuster dieser Gene bestätigt werden konnte, abhängig vom Abstand zum Wirtspilz und der Art des Wirtspilzes, führte eine weitere funktionelle Charakterisierung über Gendeletion zu keinem geändertem Verhalten von T. atroviride gegen dieser Schadpilze. Wodurch deren Funktion im Bezug auf die mykoparasitische Aktivität nicht bestätigt werden konnte. Einzig dem Transkriptionsfaktor Xyr1, welcher bereits in T. reesei in Verbindung mit dem Abbau von komplexen Kohlenstoffquellen aus Pflanzen beschrieben und charakterisiert wurde, konnte ein Einfluss auf den Mykoparasitismus und die Biokontrolle von T. atroviride nachgewiesen und somit erstmals ein Zusammenhang mit biologischem Pflanzenschutz hergestellt werden.