Federführendes Institut

Arbeitsbereichsleiter

PD Dr. Matthias Fladung

Sieker Landstraße 2

22927 Großhansdorf

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ChitoPop

Projekt

Melampsora pinitorqua / Melampsora larici-tremulae (c)
Melampsora pinitorqua / Melampsora larici-tremulae


Optimierung der Pathogenresistenz und Mykorrhizierung von Pappeln durch Modifikation von LysM-Proteinen

Pappeln erkennen Pilze über Chitin-Rezeptoren, die ein bestimmtes Pathogen-assoziiertes molekulares Muster erkennen. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pappeln eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Gleichzeitig soll die Pappel in ihrer Fitness durch Erhöhung der Mykorrhizierung gestärkt werden. 

Hintergrund und Zielsetzung

Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage ständig verschiedensten Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten dieser schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Insbesondere stellt die kosmopolitische Art M. larici-populina die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, die jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursachen.

Pflanzen erkennen Pilze über Chitin-Rezeptoren, die ein bestimmtes Pathogen-assoziiertes molekulares Muster erkennen. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind Lysin-Motiv-„Receptor-Like-Kinasen“ (LysM-RLKs). Analysen des „Chitin-Signalling“ in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um eine Etablierung einer Mycorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren, die als Modulatoren einer Immunantwort betrachtet werden können, eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden.

Vorgehensweise

In diesem Projekt wollen wir Gene, die für LysM-RLKs-Rezeptoren in der Pappel und LysM-Effektoren in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria kodieren, identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert und in der Pappel getestet werden, um die Immunantwort und gleichzeitig den Mykorrhizierungsgrad der Pappel zu verbessern. Hierfür werden wir sowohl transgene Linien erzeugen als auch die CRISPR/Cas9-Technologie für eine gezielte Veränderung ausgewählter LysM-RLKs-Rezeptorgene anwenden.

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Beteiligte externe Thünen-Partner

  • Universität Göttingen
    (Göttingen, Deutschland)

Geldgeber

  • Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
    (national, öffentlich)

Zeitraum

10.2016 - 9.2019

Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektstatus: läuft

Publikationen zum Projekt

Anzahl der Datensätze: 5

  1. Brügmann T, Polak O, Deecke K, Nietsch J, Fladung M (2019) Poplar transformation. Meth Mol Biol 1864:165-177
  2. Fladung M, Ewald D (2018) Biotechnologie schnellwachsender Baumarten. In: Veste M, Böhm C (eds) Agrarholz - Schnellwachsende Bäume in der Landwirtschaft : Biologie - Ökologie - Management. Wiesbaden: Springer Spektrum, pp 147-168, DOI:10.1007/978-3-662-49931-3_6
  3. Fladung M, Lipka V, Petutschnig E, Werner S, Teichmann T (2018) ChitoPop improvement of poplar pathogen response and mycorrhization by modification of LysM proteins. In: Conference Documents Plant 2030 Status Seminar 2018, February 5-7. pp 47-48
  4. Bartsch D, Bendiek J, Bräuning A, Ehlers U, Dagand E, Duensing N, Fladung M, Franz C, Groeneveld E, Grohmann L, Habermann D, Hartung F, Keilwagen J, Leggewie G, Matthies A, Middelhoff U, Niemann H, Petersen B, Scheepers A, Tebbe C, et al (2018) Wissenschaftlicher Bericht zu den neuen Techniken in der Pflanzenzüchtung und der Tierzucht und ihren Verwendungen im Bereich der Ernährung und Landwirtschaft : überarbeitete Fassung vom 23.02.2018 [online]. BVL; MRI; TI; BfR; FLI, 83 p, zu finden in <https://www.bmel.de/SharedDocs/Downloads/Landwirtschaft/Pflanze/GrueneGentechnik/Bericht_Neue_Zuechtungstechniken.pdf;jsessionid=21F720A815DE540A3922E0FAE23A7792.2_cid296?__blob=publicationFile> [zitiert am 20.03.2018]
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  5. Fladung M (2017) Debate is failing Europe's geneticists. Nature 544:35