Chemisch Induzierte Resistenz im Pathosystem Weizen – Echter Weizenmehltau: Cytologische und molekulare Funktionsanalyse eines Benzothiadiazols
Zusammenfassung
Durch synthetische Resistenzinduktoren wie BTH (Benzo[1,2,3]thiadiazol-7-carbothionsäure-S-
methylester) und anderen Funktionsanaloga der Salizylsäure ist man heute in der Lage, das
Phänomen der systemisch Induzierten Resistenz (SIR) in Pflanzen zu kopieren und ihnen so
einen lang anhaltenden Schutz gegenüber einem breiten Spektrum an Pathogenen zu verleihen.
Die Mechanismen, welche der chemisch Induzierten Resistenz (CIR) in Getreide zugrunde
liegen, sind bis heute weitgehend ungeklärt und wurden in der vorliegenden Arbeit anhand des
Pathosystems Weizen- Echter Weizenmehltau cytologisch, biochemisch und molekular-biologisch
analysiert. Dazu wurden zunächst die cytologischen Abwehrmechanismen, welche der CIR zugrunde
liegen, aufgeklärt. Es zeigte sich, daß die CIR mit einer Steigerung der basalen Resistenz der
Pflanzen durch Bildung effektiver Penetrationsbarrieren (Papillen) und hypersensitiven Zelltod
(HR) nach einer Pathogenattacke einhergeht. Die Behandlung von Weizen mit BTH führt zur Expression verschiedener Gene mit teilweise
unbekannter Funktion. Einige von ihnen sind spezifisch in der CIR exprimiert und werden
deshalb als Markergene angesehen. Die zeitlichen und räumlichen Expressionsmuster von vier
Genen konnten in Northern Analysen und in situ Hybridisierungen aufgeklärt werden. Durch
den Vergleich verschiedener Applikationsmethoden von BTH in Kombination mit Infektion
durch Bgt konnten Hinweise auf die Bedeutung dieser Gene für die CIR gewonnen werden. Für WCI-3 und PR-1 konnte aufgrund der Expressionsprofile und ihrer Ähnlichkeiten zu
anderen bekannten Genen gezeigt werden, daß sie wahrscheinlich eine Aufgabe bei der
unmittelbaren Pathogenabwehr haben. In Western Analysen konnte für PR-1 ein priming-Effekt
nachgewiesen werden. Das bedeutet, daß der Weizen nach einer Behandlung mit BTH,
früher und stärker PR-1 akkumuliert und so effektiver auf den Pathogenbefall reagieren kann.
WCI-1 und LOX sind Gene, welche wahrscheinlich eine Rolle bei der Signaltransduktion
spielen. Eine Funktion von WCI-1 in der Signaltransduktionskette nach BTH-Applikation liegt
nahe, da WCI-1 früh und in räumlicher Assoziation zum Applikationsort des Induktors
exprimiert wurde. Für die LOX konnte gezeigt werden, daß sie ein Schlüsselelement der CIR
sein kann, da sie unabhängig von der Applikationsart des Induktors zelltypspezifisch in
Leitbündelscheidezellen und direkt angrenzenden Mesophyllzellen exprimiert wurde.
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