Kristina Munzert (Philipps-Universität Marburg)
Beispielhafte Darstellung des Screenings der Hypersuszeptibilitäts-Suppressor Mutanten im stärkefreien A. thaliana Hintergrund. Die Pflanzen wurden nach 12 Tagen mit C. higginsianum infiziert, um auf resistente Mutanten im Vergleich zur stärkefreien A. thaliana-Mutante pgm (rote Marker) zu selektieren. Foto: Kristina Munzert
Kristina S. Munzert erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Philipps-Universität Marburg im Jahr 2021 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft.
Titel: "Charakterisierung von Mutanten, welche die Hypersuszeptibilität von stärkefreien Arabidopsis thaliana gegenüber Colletotrichum higginsianum unterdrücken"
Munzert kartierte Arabidopsis-Suppressor-Mutanten Kohlenhydrat-abhängiger Pathogen-Hypersuszeptibilität und charakterisierte Veränderungen in der Pathogenabwehr dieser Linien.
Stärkefreie Arabidopsis-Pflanzen zeigen eine stark erhöhte Suszeptibilität gegenüber dem hemibiotrophen Pathogen C. higginsianum, da die mangelnde Kohlenhydrat-Verfügbarkeit die Abwehrreaktion der Pflanze limitiert. Davon betroffen sind z.B. die Zusammensetzung der pflanzlichen Zellwand als Penetrationsbarriere, sowie die Produktion von Sekundärmetaboliten für die Pathogenabwehr. Mittels eines vorwärtsgenetischen Ansatzes konnten EMS-mutagenisierte stärkefreie Pflanzen identifiziert werden, die eine Suppression der Hypersuszeptibilität zeigten. Die selektierten Mutanten wurden über biochemische Analysen und Infektionsassays untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sich die erhöhte Resistenz teilweise in der frühen biotrophen Interaktion mit C. higginsianum etabliert und dass es zu Veränderung in der Zellwandzusammensetzung, sowie in der Produktion von Sekundärmetaboliten kam. Die spezifischen Veränderungen in Pektin- und Hemizellulosepolymeren der Zellwand könnten den Penetrationserfolg von C. higginsianum direkt beeinträchtigen oder die induzierte Abwehrantwort der Pflanze beeinflussen. Erhöhte Mengen des Phytohormons Salicylsäure und des Phytoalexins Camalexin wurden teilweise unabhängig von einer Pathogeninfektion detektiert und könnten auf ein Priming der Mutanten mit Abwehrstoffen vor der Infektion hindeuten und eine früh etablierte Resistenz begründen. Neben der physiologischen Charakterisierung wurden die ursächlichen Mutationen im Genom der selektierten Mutanten mittels Next-Generation Sequencing kartiert.
Die von Colletotrichum spp. ausgelöste Anthraknose ist eine stark ertragsmindernde Pflanzenkrankheit, deren Effekte durch ein besseres Verständnis der pflanzlichen Abwehr nach Befall mit Colletotrichum spp. gemindert werden könnten.
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Kristina S. Munzert fertigte die Arbeit am Fachbereich Biologie der Philipps-Universität Marburg unter Aufsicht von Dr. Timo Engelsdorf in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Lars Voll an.