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Neues zur Interaktion zwischen Pilz- und Pflanzengenom

Wirte und Pathogene entwickeln ständig Schutz- und Abwehrmechanismen, die vor allem durch kleine RNA reguliert werden. Forscher untersuchten nun die Interaktion zwischen Pilzen und Pflanzen, um Prozesse und Effekte besser zu verstehen.

Gesundheit

Kleine RNA regulieren die Stummschaltung von Genen (Gene Silencing) während und nach der Transkription. Nun entdeckte man aber, dass sie auch bei Pflanzenkrankheiten eine wichtige Rolle spielen. Man ging von der These aus, dass kleine RNA und Effektorproteine wie die AGO-Familie (Argonautenproteine) an der Schnittstelle zwischen Pflanze und Pathogen agieren, was im Rahmen des EU-finanzierten Projekts SMALLRNATRANSFER (Intergenomic relationships during plant-pathogen interactions) genauer geprüft werden sollte. Da die Interaktion zwischen dem Pilz Colletotrichum higginsianum und Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) bereits hinreichend erforscht ist, wurde an diesem Modell eine hochdurchsatzfähige Sequenzierungstechnik getestet, um nach kleinen RNA bei C.-higginsianum zu suchen, die mit AGO-Proteinen von Arabidopsis interagieren. Zunächst wurden Bibliotheken mit kleinen RNA aus Arabidopsis-Pflanzen angelegt, die mit dem Pilz infiziert waren, und Tiefensequenzierungen durchgeführt. Da sich auf den meisten DNA-Abschnitten von C. higginsianum keine bona fide-RNA fand, wurden Bibliotheken kleiner RNA aus dessen Myzel angelegt. Dies enthüllte wichtige Komponenten der Maschinerie für die RNA-Stummschaltung: 2 AGO, 2 DICER und drei RNA-abhängige RNA-Polymerasen. Für die Analyse kleiner RNA von C. higginsianum wurden mehrere Pilzstämme mit stummgeschalteten Genen sowie epitopmarkierte AGO1- und AGO2-Proteine generiert. Bei den defekten Pilzstämmen Δdcl1 und Δago1 war die Konidienbildung und –morphologie gestört (ungeschlechtliche Art der Vermehrung durch Sporen). Transkriptomanalysen ergaben bei einer bestimmten C.-higginsianum-Art eine inhärente Virusinfektion. Dies ist von wissenschaftlicher Relevanz, weil der Pilz mittels RNA-Interferenz (RNAi) die Virenvermehrung kontrolliert, damit die Sporenbildung ungestört verläuft. Spannend ist die Entdeckung auch deshalb, weil kein Zusammenhang zwischen Unterdrückung des pflanzlichen Immunsystems und virusinduziertem Rückgang der Infektion besteht. Die Erkenntnisse und Methoden des Projekts werden in die Grundlagen- und angewandte Forschung zu Pflanzen-Pilz-Interaktionen einfließen. Künftig wird man untersuchen, wie kleine virale RNA und wechselseitige Effekte zwischen Virus und Pilz das Infektionsgeschehen und die Anfälligkeit beeinflussen. Mögliche Anwendungsbereiche sind Insektenbekämpfung und Entwicklung krankheitsresistenter Arten, was wiederum die Ernährungssicherheit und -qualität verbessern kann.

Schlüsselbegriffe

Pilze, Pflanzen, intergenomisch, kleine RNA-Moleküle, Effektorprotein, AGO, Konidienbildung, Virus, RNAi

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