Kristina Rosenzweig (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg)
Kristina Rosenzweig erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg im Jahr 2023 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft für die Arbeit:
Untersuchung weiterer Resistenzfaktoren in Solanum lycopersicum gegen Cuscuta reflexa
Die Kulturtomate Solanum lycopersicum besitzt mehr als nur einen Resistenzmechanismus, um Angriffe der parasitären Pflanze Cuscuta reflexa abzuwehren.
Cuscuta reflexa (dt. Teufelszwirn) ist eine parasitär lebende Pflanze, welche jährlich dramatische Ertragseinbußen verursacht. Der Parasit besitzt weder eigene Blätter noch Wurzeln und ist somit vollständig abhängig davon, Nährstoffe und Wasser von seinen Wirten zu beziehen. Dafür bildet er interspezifische Verbindungen zu dem Leitgewebe der Wirtspflanzen aus. Beinahe alle Dikotyledonen sind in dem Wirtsspektrum für C. reflexa enthalten. Eine der wenigen Ausnahmen stellt die Kulturtomate, Solanum lycopersicum, dar. Sie besitzt den Cuscuta Rezeptor 1 (CuRe1), welcher Cuscuta erkennt und eine Abwehrreaktion induziert. Allerdings gibt es Hinweise darauf, dass es neben CuRe1 noch weitere Mechanismen gibt, die zu einer vollen Resistenz führen.
In dieser Arbeit wurden verschiedene Kandidatengene hinsichtlich ihrer Rolle in der Abwehrreaktion von S. lycopersicum untersucht. Dafür wurden transgene Tomatenpflanzen verwendet, bei welchen das jeweilige Kandidatengen mithilfe von CRISPR-Cas9 mutiert wurde. Durch die Infektion dieser Tomatenlinien mit C. reflexa konnte ein Gen identifiziert werden, dessen Veränderung die Resistenz der Tomate aufhebt. Das identifizierte Gen codiert für ein Protein, welches Teil des Ethylen-Signalweges ist; ein wichtiger Signalweg, welcher bei vielen Immunantworten eine Rolle spielt. Genauere Untersuchungen mithilfe von qRT-PCR Versuchen, ergaben, dass das Gen in den mutierten Pflanzen stärker exprimiert ist, als in den unveränderten, resistenten Wildtyp-Pflanzen. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass das Kandidatengen in der wilden, suszeptiblen Tomatensorte S. pennellii ebenfalls eine Hochregulation aufweist. Dies gibt Grund zur Annahme, dass eine niedrige Expression des Genes mit einer erhöhten Resistenz in Verbindung stehen könnte. Abschließend wurde eine Hypothese über die Wirkungsweise des Genes in der Abwehrreaktion von S. lycopersicum aufgestellt: es wird vermutet, dass eine übermäßige Expression eine Ethylen-Insensitivität und somit eine geringe Immunantwort auslöst, während eine geringe Expression zu einer Ethylen-Hypersensitivität führt und die Pflanze so sensitiver auf Stresssignale reagieren kann.
Diese Hypothese muss jedoch in Folgeexperimenten verifiziert und weiter untersucht werden und ist damit Gegenstand aktueller Forschung.
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Kristina Rosenzweig fertigte die Arbeit am Lehrstuhl für Molekulare Pflanzenphysiologie in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Markus Albert an.
