PLANT BREEDING RESEARCH

ChitoPop

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

Koordinator: Prof. Dr. Thomas Teichmann – Georg-August-Universität Göttingen

Projektbeschreibung

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

Pflanzen erkennen Pilze über Rezeptoren, die das Pathogen-assoziierte molekulare Muster ("pathogen-associated molecular pattern"; PAMP) Chitin als Ligand binden. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind „Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen“ (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalkette 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 die Etablierung einer Mykorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren als Modulatoren der pflanzliche Immunantwort 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. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom-Editierung zu verwenden.

(english (Beta))

Improvement of poplar pathogen response and mycorrhization by modification of LysM proteins

Projektbeschreibung (en)

Poplar is grown in short rotation coppices (SRC) for production of bioenergy. The minimal rotation period is three to five years. During the whole period, the plantation is constantly exposed to fungal pathogens which may cause severe damage to the trees. The most harmful fungal pathogens, with respect to poplar, are biotrophic rust fungi of the basidiomycete genus Melampsora. In particular, the cosmopolitan species Melampsora larici-populina represents the major threat for poplar plantations and has caused annual growth losses of up to 50 percent.

Plants recognize fungi through the „pathogen associated molecular pattern“ (PAMP) chitin. Essential components of chitin receptors are Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinases (LysM-RLKs). Analyses of chitin signaling in dicotyledons indicate that enzymatically active and inactive LysM-RLKs have to interact to form a functional receptor. Chitin perception triggers a plant immune response which may result in resistance against the intruder. On the other hand, fungal symbionts have to avoid or suppress this immune response to allow establishment of a mycorrhiza. In that respect, LysM-effectors, which may be considered modulators of an immune response, could play a role. Furthermore, the communication between plant and mycorrhizal fungus is facilitated by fungal Myc factors which are perceived by host LysM receptors.

In this project, we plan to identify genes encoding LysM-RLKs in poplar and LysM-effectors in the mycorrhizal fungus Laccaria. These genes will be functionally characterized and used to optimize the immune response of poplar and improve mycorrhization. For this purpose, we will generate transgenic lines and apply the CRISPR/Cas9-system for genome editing.

Eckdaten

PLANT BREEDING RESEARCH

ChitoPop

Projektlaufzeit

01.10.2016 - 30.09.2019

Förderkennzeichen

031B0203 (A-C)

Fördersumme

Öffentlich: 1.021.110,00 €
Privat: 0,00 €
Gesamt: 1.021.110,00 €
Herr PD Dr. Matthias Fladung
E-Mail-Kontakt
Johann Heinrich von Thünen-Institut
Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei

Sieker Landstr. 2
22927 Großhansdorf
Deutschland
zur Website
Herr PD Dr. Thomas Teichmann
E-Mail-Kontakt
Georg-August-Universität Göttingen
Albrecht-von-Haller-Institut für Pflanzenwissenschaften
Abteilung Zellbiologie der Pflanze

Julia-Lermontowa-Weg 3
37077 Göttingen
Deutschland
zur Website
Dr. Stephanie Werner
E-Mail-Kontakt
Georg-August-Universität Göttingen
Büsgen-Institut
Abteilung Forstbotanik und Baumphysiologie

Büsgenweg 2
37077 Göttingen
Deutschland