Die Rolle von Jasmonat, 12-Oxophytodiensäure (OPDA) und Salicylat bei der induzierten Resistenz in Kartoffel (Solanum tuberosum L.)

Abstract

Systemische Resistenz in Kartoffel kann durch Infektion mit Pathogenen wie Phytophthora infestans (P. infestans) oder durch Inokulation mit Pseudomonas syringae pv. maculicola (Psm M2) induziert werden. Dabei korreliert die Bildung der Nekrosen sowohl mit der systemischen Aktivierung von Abwehrgenen als auch mit der Reduktion der Krankheitssymptome nach anschließender Infektion mit P. infestans. Im Gegensatz zu anderen Pflanzen ist über mögliche Signalmoleküle, die an der Ausbildung der induzierten Resistenz in Kartoffel beteiligt sein könnten, nur wenig bekannt. Mit Hilfe von transgenen Ansätzen sollte im Rahmen dieser Arbeit der Einfluss der potentiellen Signalmoleküle Salicylat (SA), Jasmonat (JA) sowie 12-Oxo-Phytodiensäure (OPDA) auf die Ausprägung der induzierten Resistenz in Kartoffel untersucht werden. Der Einfluss von SA auf die Pathogenabwehr in Kartoffel wurde mittels transgener nahG-Pflanzen analysiert. In diesen Pflanzen war nach der Behandlung mit dem Oligopeptidelicitor Pep13 aus P. sojae sowohl die Expression des PR-Gens StPRB1b als auch die Bildung der Nekrosen fast vollständig unterdrückt. Da eine Korrelation zwischen der Akkumulation von JA bzw. OPDA und der Transkriptakkumulation von PR-Genen im lokalem bzw. systemischem Blattgewebe nach der Behandlung mit Psm M2 gezeigt werden konnte, wurden scFv-Antikörper, die eine hohe Bindungsaffinität für an BSA gekoppeltes JA bzw. OPDA verfügen, isoliert und anschließend in transgenen Kartoffeln der Einfluss von JA und OPDA auf die induzierte Resistenz untersucht. Diese mittels Phage Display isolierten scFv-Antikörper dienten der Immunmodulation der JA- bzw. OPDA-Funktion im Cytosol, dem ER bzw. den Chloroplasten. Die transgenen Pflanzen zeigten nach Behandlung mit verschiedenen Pathogenen verminderte Transkriptmengen der untersuchten PR-Gene. Diese Beobachtungen deuten auf einen Einfluss von JA, OPDA und/oder SA auf die Pathogenantwort in Kartoffel hin.

In potato systemic resistance can be acquired by infection with pathogens like Phytophthora infestans (P. infestans) or by inoculation of Pseudomonas syringae pv. maculicola (Psm M2). During this process necrosis formation correlates strongly with the systemic activation of certain defense genes and in the case of subsequent infection with P. infestans the reduction of disease symptoms. However, compared with other plant species little is known about the signaling molecules involved in the formation of resistance phenotypes in potato. To analyze the putative role of the signaling molecules salicylat (SA), jasmonat (JA) and 12-oxo-phytodienic acid (OPDA) in the acquisition of induced resistance in potato, a molecular approach using transgenic plants was chosen. Transgenic nahG-potato plants were generated to study the role of SA during pathogen infection. These nahG-plants showed after treatment with the oligopeptide-elicitor Pep13 from P. sojae a lower expression of the PR-gene StPRB1b locally and systemically and almost no lesion formation. After the infection of potato wildtype plants with Psm M2, PR-gene expression correlates with the accumulation of JA and OPDA in local and systemic leaves respectively. In order to elucidate a possible role of JA and OPDA during pathogen infection a transgenic scFv-antibody approach was chosen. To select scFv-antibodies with a high binding affinity to JA- and OPDA-BSA conjugates, phage display libraries were screened. Immunomodulation of JA and OPDA function in the cytosol, the ER and chloroplasts with the isolated scFv-antibody clones were performed in transgenic potato plants. Reduction of PR-gene transcript accumulation in the transgenic plants post infection with different pathogens was observed. These observations indicate that JA, OPDA and/or SA play a role in the response of potato to pathogens.