Analyse von Pathogenresistenzmechanismen in Tomate (Solanum lycopersicum L.)

Pflanzen dienen vielen Lebensformen als Nahrungsquelle und Energielieferant und sind nicht zuletzt aufgrund ihrer Standortgebundenheit vielen schädigenden Umwelt-einflüssen ausgesetzt. Aufgrund dessen haben sie komplexe Abwehrmechanismen entwickelt, die sie beispielsweise vor dem Befall durch Pathogene schützen. Ein wichtiger Bestandteil dieser Abwehrmechanismen ist die Expression pflanzeneigener Resistenzgene (R), welche pathogene Avirulenzgenprodukte (Avr) erkennen, dadurch eine hypersensitive Reaktion (HR) in der Pflanzenzelle auslösen und somit eine systemische Infektion der Pflanze verhindern. Im Zuge dieser Arbeit wurden die Resistenzgene Tm-2 und Tm-2² aus Tomaten-pflanzen isoliert, kloniert und sequenziert. Die allelen R-Gene gehören zur Gruppe der CC-NBS-LRR-Resistenzgene, die im Pflanzenreich weit verbreitet ist, und unter-scheiden sich lediglich in vier Aminosäuren. Dies ist insofern erstaunlich, da durch Resistenz durchbrechende ToMV-Stämme gezeigt wurde, dass beide Resistenzgen-produkte unterschiedlich mit dem Transportprotein von ToMV (30 kDa MP = Avr) interagieren (Weber et al., 2004). Aus diesem Grund wurden durch einen Restriktionsschnitt im Bereich zwischen der NBS- und der LRR-Region chimäre Austauschkonstrukte (A1 und A2) der Resistenzgene erstellt, um Unterschiede in der Pathogenerkennung untersuchen zu können. Mit den vier Konstrukten wurden sowohl MM-Tomaten- aus auch nn- und NN-Tabakpflanzen transformiert. Die Expression der Resistenzgenkonstrukte in MM- und nn-Linien führte nicht wie erwartet zur Resistenzvermittlung gegenüber ToMV. Allerdings zeigte sich in älteren infizierten nn-Transformanden eine spontane Bildung von Blattnekrosen, was auf eine verspätet einsetzende HR hinweist. Dies lässt sich erklären, indem man davon ausgeht, dass die Anwesenheit des Resistenzgenproduktes alleine nicht zur Er-kennung des viralen Transportproteins ausreicht, sondern dass andere pflanzliche Komponenten an diesem Prozess beteiligt sind (wie beschrieben i
For many organisms plants serve as a source of nutrients and energy, but because of their static location they are exposed to various harmful environmental influences. Due to this factor they have developed complex defence mechanisms e. g. for protection against pathogens. An important aspect of these defence mechanisms is the expression of intrinsic resistance genes (R) that detect pathogenic avirulence gene products (Avr) thereby causing a hypersensitive response (HR) in the infected cells and consequently inhibiting the systemic infection of the plant. In this work the resistance genes Tm-2 and Tm-2² of tomato were isolated, cloned and sequenced. The allelic R genes are members of the CC-NBS-LRR group of resistance genes, which is widely spread in plants, and differ only in four amino acids. This is surprising because using resistance breaking ToMV strains Weber et al. (2004) showed that both resistance gene products interact differently with the movement protein (30 kDa MP = Avr) of the virus. To gain further insight into this phenomenon of different pathogen detection, chimeric exchange constructs (A1 and A2) were designed through restriction in the region between the NBS and the LRR domain. These four constructs were used for transformation of MM tomatoes as well as NN and nn tobacco plants. The expression of the resistance gene constructs in MM an nn lines did not confer the expected resistance to ToMV. Nevertheless in older infected nn transformants a formation of spontaneous necrosis was observed, which indicates a delayed development of HR. One possible explanation could be that the presence of only the resistance gene product is not sufficient to detect the viral movement protein and that other host cellular components are involved in this process (as in the guard hypothesis by Dangl and Jones, 2001). This assumption is supported by our yeast two hybrid interaction experiments which showed that a direct interaction of Tm-2 and 30 kDa MP can be excluded. F