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Obst vor Phytoplasmen schützen

Phytoplasmen sind hoch spezialisierte intrazelluläre bakterielle Krankheitserreger, die durch Insekten übertragen werden, wenn sich diese vom Saft der Pflanzen ernähren. Der Erreger befällt viele wichtige Kulturpflanzen, wodurch sowohl die Qualität und Quantität der Ernten leidet, da sich dieser in infizierten Obstgärten auf Blüte und Fruchtbildung auswirkt.
Obst vor Phytoplasmen schützen
Obwohl Phytoplasma erhebliche Schäden an Weinbergen und Apfelplantagen in Europa verursacht, wissen Wissenschaftler nur wenig darüber, wie Phytoplasmen-Wirt-Interaktionen funktionieren. Daher wurde das Projekt "A characterisation of the effectors of a plant pathogen" (AY-WB EFFECTORS) auf den Weg gebracht, um die Mechanismen zu untersuchen, durch die Phytoplasmen Pflanzen infizieren und Krankheiten verursachen. Die zugrunde liegende Hypothese von AY-WB EFFECTORS war, dass Phytoplasma einen Effektor oder Virulenz-Protein verwendet, das die Entwicklung der infizierten Pflanzen aktiv verändert.

Die Forscher testeten ihre Theorie, indem sie untersuchten, wie die Effektorgene reguliert werden, und durch Charakterisierung möglicher Phytoplasmaeffektoren, um zu entdecken, ob diese Proteine den Phänotyp der Pflanze verändern können. Das Genom des für Phytoplasmastamms für Blattvergilbung - Besenwuchs (Aster Yellows-Witches' Broom, AY-WB) soll 56 Effektorgene kodieren. Um die Regulation dieser Gene zu untersuchen, ermittelten die Wissenschaftler ihre Expressionsniveaus bei AY-WB, die Insekten und Pflanzen kolonisieren. Die Wissenschaftler wählten sechs Kandidaten-AY-WB-Effektoren, um festzustellen, ob diese Proteine die Fähigkeit besitzen, die Pflanzenentwicklung zu verändern.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Expression des Effektors SAP54 in der Modellpflanze Arabidopsis das Wachstum von blattartigen Blüten mit grünen Blütenblättern hervorruft, was als Phyllodie bekannt ist, wobei diese Blüten von mit Phytoplasmen infizierten Pflanzen ähneln. Das Konsortium charakterisierte SAP54 mithilfe eines Hefe-2-Hybrid-Screens gegen einer Arabidopsis-Bibliothek, um Pflanzenproteine zu identifizieren, die durch den bakteriellen Effektor erkannt und gebunden werden. Das Verfahren wurde erfolgreich bei der Untersuchung eines anderen Effektorproteins, SAP11, verwendet.

Die Ergebnisse zeigten, dass SAP54 mit der Gen-Familie der MADS-Domäne interagiert, die eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Blütezeit und des Wachstums von Kelch- und Kronblättern spielt. Die Analyse wurde erweitert, um alle 106 MADS-Domänenproteine, die im Arabidopsisgenom codiert sind, abzudecken.

Die Projektpartner postulierten, dass die Interaktion zwischen SAP54 und MADS-Domänenproteinen mit Phyllodie bei Pflanzen in Zusammenhäng steht, die mit Phytoplasma infiziert sind. Sie beobachteten, dass SAP54 den Abbau des MADS-Domänenproteins induziert, wenn es in Pflanzen exprimiert wird. Darüber hinaus war das Wirtsproteasomsystem Ubiquitin-26S an der Degradierung beteiligt. Der Hefe-2-Hybrid-Screen zeigte, dass SAP54 mit den Arabidopsisproteinen RAD23C and RAD23D interagiert.

Die Arbeit von AY-WB EFFECTORS wird Landwirten in Europa und weltweit zugutekommen, durch die Entwicklung von gegen Phytoplasmen resistenten Pflanzen, und dadurch zur globalen Ernährungssicherung beitragen.

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