Genomic and transcriptomic analysis of the interaction of roses with the black spot fungus Diplocarpon rosae

verfasst von

Enzo Neu

betreut von

Thomas Debener

Abstract

Sternrußtau an Rosen, ausgelöst durch den hemibiotrophen Pilz Diplocarpon rosae, führt zu massiven Schäden an Kulturrosen. Obwohl die Interaktion mit D. rosae bereits gut untersucht ist, gibt es weder für Wirt, noch für das Pathogen eine veröffentlichte Genomsequenz und nur wenig ist über die molekularen Mechanismen, welche der Interaktion zugrunde liegen, bekannt. Aus diesem Grund wurde mittels next-generation-sequencing eine Genomsequenz des D. rosae Isolates DortE4 und des resistenten Rosengenotyps 88/124-46 erstellt und mit dem MAKER Softwarepaket unter Zuhilfenahme externer Daten annotiert. Die bioinformatische und experimentelle Analyse von Genen, welche normalerweise als single-copy Gene in allen eukaryotischen Genomen vorliegen, zeigte, dass große Bereiche des D. rosae Genoms dupliziert sind, was ein Hinweis für eine Duplikation des gesamten Genoms sein kann. Verschiedene bioinformatische Ansätze wurden kombiniert, um das Sekretom des Pilzes vorherzusagen und potentielle Effektorgene in ihm zu identifizieren. Wie zu erwarten, handelte es sich bei vielen als sekretiert vorhergesagten Proteinen um Enzyme, welche Bestandteile der pflanzlichen Zellwand degradieren. Von den 251 Effektorkandidaten erfüllten 52 verschiedene bioinformatische Kriterien, u.a. das Vorhandensein des Y/F/WxC-Motivs, welches bisher ausschließlich bei Effektoren von obligat biotrophen Pilzen gefunden wurde. Transkriptomische Daten zeigen, dass die meisten Effektorkandidaten während der frühen Stadien der Infektion exprimiert sind und dass einige außergewöhnlich starke Expressionswerte erreichen, was diese Kandidaten zu einem vielversprechenden Startpunkt für verschiedene weiterführende Untersuchungen macht. Zusätzlich wurde die transkriptionelle Reaktion der anfälligen Rosensorte „Pariser Charme“ nach Inokulation mit D. rosae und dem Mehltaupilz Podosphaera pannosa untersucht. Neben einer sehr ähnlichen Reaktion auf beide Pilze gibt es pathogen-spezifische Reaktionen, wie z.B. die Runterregulation von Genen, welche in Zusammenhang mit der Photosynthese oder der Zellwandmodifikation stehen, als Reaktion auf P. pannosa und die Hochregulation von Genen aus dem Phenylpropanoid- und dem Flavonoidsyntheseweg, sowie dem Salicylsäure-vermittelten Signalweg als Reaktion auf D. rosae.

Organisationseinheit(en)

Abteilung Molekulare Pflanzenzüchtung

Typ

Dissertation

Anzahl der Seiten

186

Publikationsdatum

2018

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.15488/3706 (Zugang: Offen)