Maleen Hartenstein (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg)
Konfokalmikroskopische Aufnahme eines Querschnittes durch ein Haustorium von Cuscuta reflexa, 8 Tage nach der Infektion von Arabidopsis thaliana. C. reflexa verbindet sich mit dem Leitgewebe ihres Wirtes. Die Zellwände wurden mit Pseudo-Schiff Propidiumiodid gefärbt. Längenstandard: 150 µm. Aufnahme: Maleen Hartenstein
Maleen Hartenstein erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg im Jahr 2021 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft.
Titel: Untersuchung der interspezifischen Plasmodesmata und anatomische Charakterisierung der Infektionsstellen zwischen Cuscuta reflexa und ihren Wirtspflanzen
Die parasitäre Pflanze Cuscuta reflexa manipuliert ihren Wirt und induziert die Bildung interspezifischer Plasmodesmata, um ungehinderten Zugang zu den Assimilaten ihrer Wirtspflanze zu erhalten.
Plasmodesmata sind essentiell für die Zell-Zell-Kommunikation und den Austausch von Makromolekülen zwischen benachbarten Zellen und Geweben in höheren Pflanzen. Die parasitisch lebende Pflanze Cuscuta reflexa (dt. Teufelszwirn, Kleeseide) geht zu ihren Wirtspflanzen symplastische Verbindungen über Plasmodesmata ein. C. reflexa ist ein Sprossparasit ohne Wurzeln und Blätter und somit vollständig abhängig von den Nährstoffen seiner Wirte. Um Zugang zu den Assimilaten der Wirtspflanzen zu erhalten, dringt C. reflexa mit Haustorien in das Wirtsgewebe ein. Aus den Haustorien wachsen Suchhyphen aus, die über Plasmodesmata eine direkte Verbindung zum Leitgewebe des Wirtes schaffen. C. reflexa wird daher als Modell zu Untersuchung neugebildeter interspezifischer Plasmodesmata verwendet.
In dieser Arbeit wurden unter anderem anatomische Analysen der Kontaktstellen zwischen den Suchhyphen von C. reflexa und dem Assimilat-leitenden Phloem des Wirtes durchgeführt. Dafür wurde die Pseudo-Schiff Propidiumiodid (PS-PI)-Färbung als Methode zu Visualisierung der interspezifischen Kontakte etabliert. Mithilfe der PS-PI-Färbung konnte unter anderem die charakteristische Handstruktur einer Suchhyphe von C. reflexa visualisiert werden, die spezifisch in Kontakt mit Phloemzellen des Wirtes getreten ist. Zudem wurden für weitere Untersuchungen der Infektionsstellen verschiedene Markerlinien mit C. reflexa infiziert. Dadurch konnte gezeigt werden, dass durch C. reflexa die Bildung neuen Phloemgewebes im Wirt induziert wird. Zudem wurde durch die Infektion einer weiteren Markerlinie ersichtlich, dass C. reflexa die Bildung neuer Plasmodesmata im Phloem und im Rindengewebe des Wirtes induziert. Außerdem wurde gezeigt, dass C. reflexa in der Lage ist symplastische Verbindungen zur cher1-Mutante herzustellen, obwohl diese in der Bildung von Plasmodesmata gestört ist. Zuletzt wurde nachgewiesen, dass im Verlauf einer Infektion mit C. reflexa die Expression einiger Plasmodesmata-assoziierter Gene aus A. thaliana induziert wird.
Das Signal, das die Bildung von Plasmodesmata zwischen Wirt und Parasit auslöst, ist jedoch noch unbekannt und daher Gegenstand zukünftiger Untersuchungen.
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Maleen Hartenstein fertigte die Arbeit am Lehrstuhl für Molekulare Pflanzenphysiologie unter der Betreuung von PD Dr. Ruth Stadler in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Markus Albert an.