Projektbeschreibung
Pathogene passen sich an – und bieten neue Angriffspunkte
Sich an neue Bedingungen anpassen zu können, ist ein bestimmender Faktor der Evolution, doch wird eine Eigenschaft verbessert, wird oft eine andere dafür vernachlässigt. Sollte sich klären lassen, wie diese Kompromisse in Krankheitserregern funktionieren, wäre eine deutlich bessere Vorhersage des Auftretens von Krankheiten möglich. Der Erreger einer Weizenkrankheit, Zymoseptoria tritici, diente dem EU-finanzierten Projekt TRADEOFF als Modellorganismus, um die ökologischen und genetischen Bedingungen zu untersuchen, die in einem Lebenszyklus zu solchen Kompromissen führen. Das Forschungsteam wird die Genexpression an globalen Pathogenisolaten analysieren und bestimmen, wie sich solche Kompromisse in Reaktion auf Umweltbedingungen verändern. Auch die Bedeutung von genetischen Beschränkungen beim Zustandekommen der Kompromisse wird untersucht. Neben neuen Erkenntnissen über die Ökologie wird das Projekt auch den Grundstein dafür legen, dass anhand der entdeckten Kompromisse Krankheiten eingedämmt und die Ernährungssicherheit verbessert werden können.
Ziel
Adaptation is considered to be a fundamental determinant of organismal evolution, but getting better at something may have an evolutionary cost. This limitation is encapsulated in the concept of a trade-off, where improvements in one trait come at the expense of another. For example, pathogens that excel at surviving in their host’s absence are often worse at causing disease, and vice versa. Knowledge of how trade-offs impact pathogens is particularly important as it would enhance our ability to predict disease emergence. However, while observations of trade-offs abound, we know little about why they occur. In order to gain crucial insight into pathogen evolution, I propose to investigate the underlying selective, environmental, and genetic constraints leading to life history trade-offs in Zymoseptoria tritici, an economically important pathogen of wheat in Europe with defined infection and survival stages. We will first determine the selective constraints on adaptation by contrasting the signatures of selection on genes expressed during survival, during infection, or both, across 15 global isolates. Then, by phenotyping a diverse panel of 150 Swiss isolates, we will identify infection-survival trade-offs, and test whether or not the strength and direction of trade-offs change in response to environmental conditions anticipated under future climate change. Finally, we will evaluate the importance of genetic constraints for shaping trade-offs by identifying loci contributing to both infection and survival (i.e. pleiotropy), and will furthermore determine whether or not the mechanisms of pleiotropy are related to carbon metabolism. Identifying the causes of trade-offs in a plant pathogen will not only produce broadly relevant insights into organismal biology and ecology, but will help European scientists exploit trade-offs to sustainably manage disease and bolster food security.
Wissenschaftliches Gebiet
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2000 NEUCHATEL
Schweiz