Abb. 1: Sprossstauchung
von Rapspflanzen nach V.
longisporum Infektion.
Links: Kontrolle, Rechts:
Infiziert.

Abb. 2: Mikrosklerotien von
V. longisporum auf
Festmedium

Abb. 3: Druckbombe

Das Projekt zielt darauf ab, systemische Effekte die durch das Pathogen während der Ausbreitung im vaskulären System induziert werden zu analysieren. Zudem werden systemisch induzierte Veränderungen der Pflanzenphysiologie untersucht, die einen Einfuß auf die biotische Interaktion in der Phylloshäre bzw. Rhizosphäre ausüben. Das hierbei untersuchte System ist die Wirtspflanze Brassica napus und das pilzliche Pathogen Verticillium longisporum (Karapapa et al. 1997). V. longisporum ist ein wirtschaflich bedeutendes Pathogen im praktischen Rapsanbau, das die so genannte vorzeitige krankhafte Abreife verursacht.
V. longisporum ist ein strikt auf das Xylem begrenztes Pathogen, das eine Spezialiserung für Brassicaceen aufweist (Zeise & Tiedemann, 2002). Typische Symptome sind Vergilbungen, Sprossstauchungen und eine vorzeitige Abreife. Interessanter Weise fehlt, im Vergleich zu anderen Gefäßmykosen, das Symptom der Welke. Aus diesem Grund vermuten wir bisher unbekannte Signale, die aus der Interaktion Wirtspflanze und Pathogen stammen, die die pflanzliche Ontogenese und damit das Sprosswachstum modulieren. Hierbei sollen zu aller erst die Signalmoleküle H₂O₂ und NO im Zusammenhang mit der Pathogenverbreitung und der Modulation der Pflanzenphysiologie untersucht werden. Diese beiden Signalmoleküle sind von großer Bedeutung hinsichtlich der Reaktion von Pflanzen auf abiotischen und biotischen Stress, wie z. B. die hypersensitive Reaktion (HR), die Induktion von Phytoalexinen, die PR-1 Gen-Expression, PAL und andere pflanzliche Abwehrmechanismen. Weiterhin besitzt NO hormonähnliche Funktionen, die der Ethylensynthese entgegen wirken, im Zusammenspiel mit H₂O₂ den programmierten Zelltod steuert und Reifeprozesse verzögert. Es ist an der Reaktion von Pflanzen auf abiotischen Stress beteiligt, in dem es den Stomataschluss bei Trockenstress steuert. Die potentielle Rolle von NO oder seinen Derivaten als systemische Signale soll in diesem vaskulären Pathosystem untersucht werden. Hierbei soll die HPLC-MS, der Haemoglobin-Assay und amperometrische Detektionsverfahren (NO-Elektrode) eingesetzt werden. Die Analysen werden am Xylemsaft vorgenommen, der aus den Gefäßen der Versuchspflanzen in unterschiedlichem Stadien der Pathogenese gewonnnen wird.
Der Xylemsaft wird dabei über eine Druckspülung der Gefäße mit einer "Druckbombe" gewonnen.
Weitere Analysen werden von kooperierenden Laboren der Forschergruppe vorgenommen. Hierbei werden Phytohormone, Proteine, Oxylipide untersucht und ein metabolisches Profiling anhand eines subtraktiven Verfahrens durchgeführt. Zudem wird die pflanzliche und pilzliche Genexpression während der Interaktion untersucht.

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