Zuckertransport in nematodeninduzierte Nährzellen

Eine Gruppe pflanzenparasitärer Nematoden, die so genannten sedentären Wurzelnematoden induzieren spezifische Nährzellen in Wurzeln, die als ausschließliche Nahrungsgrundlage dienen. Die Nährzellen hypertrophieren, sind metabolisch hoch aktiv und induzieren einen starken Sink in der Pflanze. Der Rübenzystennematode Heterodera schachtii induziert ein symplastisch isoliertes Syncytium, das aus hunderten modifizierter, miteinander fusionierter Wurzelzellen besteht. Wegen der permanenten Nährstoffentnahme durch den Nematoden ist die Zuckerversorgung des Syncytiums sowohl für die Erhaltung des Syncytiums als auch die Entwicklung der Nematoden entscheidend. In Arabidopsis thaliana konnte kürzlich gezeigt werden, dass der phloemspezifische Saccharose (Suc)-Transporter AtSUC2 spezifisch in nematodeninduzierten Syncytien exprimiert wird. Allerdings konnte durch das Stilllegen des Gens mit Hilfe einer Antisense-Strategie weder die Bildung von Syncytien, noch die Entwicklung der Nematoden verhindert werden. Die Ursache hierfür könnte die Aktivität eines weiteren Zuckertransporter - ATSUC4 (AtSUT4) - sein, der in einer syncytienspezifischen cDNA-Bank nachgewiesen wurde. Im beantragten Projekt soll die Rolle dieses Transporters im Verlauf der Syncytienbildung und Nematodenentwicklung geklärt werden. Um eine umfassende Unterbrechung des Zuckertransports zu erreichen, sollen beide Transporter durch das Stilllegen der Gene mit Hilfe der RNAi-Technik unter der Kontrolle von konstitutiven und syncytienspezfischen Promotoren inaktiviert werden. In den transgenen Pflanzen soll dann die Aktivität der verschiedenen Saccharose- und Hexosetransporter weiter untersucht werden, die in der Zuckerverteilung der Pflanze von Bedeutung sind. Um einen besseren Einblick in den Zuckertransport nematodeninfizierter Pflanzen anderer Pflanzenfamilien zu bekommen, sollen Tomaten mit H. schachtii und einer weiteren Zystennematodenart (Globodera rostochiensis) infiziert und untersucht werden. Auf diese Weise sollen generelle Mechanismen des Zuckertransports in Syncytien erkennbar und Daten auch für wichtige Kulturpflanzen gewonnen werden. Die Ergebnisse des Projekts werden einerseits zu einem besseren Verständnis der physiologischen Grundlagen der Interaktion zwischen Nematoden und ihren Wirtspflanzen führen und andererseits ähnliche Forschungsansätze für andere Pflanzenpathogene stimulieren.

Eine Gruppe pflanzenparasitärer Nematoden, die so genannten sedentären Wurzelnematoden induzieren spezifische Nährzellen in Wurzeln, die als ausschließliche Nahrungsgrundlage dienen. Die Nährzellen hypertrophieren, sind metabolisch hoch aktiv und induzieren einen starken Sink in der Pflanze. Der Rübenzystennematode Heterodera schachtii induziert ein symplastisch isoliertes Syncytium, das aus hunderten modifizierter, miteinander fusionierter Wurzelzellen besteht. Wegen der permanenten Nährstoffentnahme durch den Nematoden ist die Zuckerversorgung des Syncytiums sowohl für die Erhaltung des Syncytiums als auch die Entwicklung der Nematoden entscheidend. In Arabidopsis thaliana konnte kürzlich gezeigt werden, dass der phloemspezifische Saccharose (Suc)-Transporter AtSUC2 spezifisch in nematodeninduzierten Syncytien exprimiert wird. Allerdings konnte durch das Stilllegen des Gens mit Hilfe einer Antisense-Strategie weder die Bildung von Syncytien, noch die Entwicklung der Nematoden verhindert werden. Die Ursache hierfür könnte die Aktivität eines weiteren Zuckertransporter - ATSUC4 (AtSUT4) - sein, der in einer syncytienspezifischen cDNA-Bank nachgewiesen wurde. Im beantragten Projekt soll die Rolle dieses Transporters im Verlauf der Syncytienbildung und Nematodenentwicklung geklärt werden. Um eine umfassende Unterbrechung des Zuckertransports zu erreichen, sollen beide Transporter durch das Stilllegen der Gene mit Hilfe der RNAi-Technik unter der Kontrolle von konstitutiven und syncytienspezfischen Promotoren inaktiviert werden. In den transgenen Pflanzen soll dann die Aktivität der verschiedenen Saccharose- und Hexosetransporter weiter untersucht werden, die in der Zuckerverteilung der Pflanze von Bedeutung sind. Um einen besseren Einblick in den Zuckertransport nematodeninfizierter Pflanzen anderer Pflanzenfamilien zu bekommen, sollen Tomaten mit H. schachtii und einer weiteren Zystennematodenart (Globodera rostochiensis) infiziert und untersucht werden. Auf diese Weise sollen generelle Mechanismen des Zuckertransports in Syncytien erkennbar und Daten auch für wichtige Kulturpflanzen gewonnen werden. Die Ergebnisse des Projekts werden einerseits zu einem besseren Verständnis der physiologischen Grundlagen der Interaktion zwischen Nematoden und ihren Wirtspflanzen führen und andererseits ähnliche Forschungsansätze für andere Pflanzenpathogene stimulieren.