Molekulare Charakterisierung ausgewählter pathogenresponsiver Rezeptorkinasen aus Arabidopsis thaliana

Abstract

Pflanzen verfügen über verschiedene Arten von Rezeptoren um die Gegenwart potentieller Pathogene zu perzipieren. Eine der größten Genfamilien unter ihnen stellt, nach Arabidopsis-Genomanalyse, die Gruppe der leuzinreichen Rezeptorkinasen (LRR-RLKs) dar. Neben der Funktion von LRR-RLKs in pflanzlichen Entwicklungsprozessen konnte bisher nur für die PAMP-Rezeptoren FLS2 und EFR eine Aufgabe in der Pathogenabwehr nachgewiesen werden. Unter Zuhilfenahme der reversen Genetik war es in dieser Arbeit möglich für drei Kandidaten die Bedeutung in Prozessen der angeborenen Immunität nachzuweisen. Die DRK5 ist scheinbar an der Vermittlung der Basisresistenz nach Pto DC3000-Infektion beteiligt. Die Überprüfung des bakteriellen Wachstums in drk5-Mutanten zeigt eine erhöhte Suszeptibilität der Pflanzen gegenüber diesem Pathogen verglichen mit dem Wildtyp. Nichtvirulente und avirulente Bakterien weisen jedoch kein verändertes Wachstum auf. Für die DRK6 war es möglich, eine Beteiligung in der kultivarspezifischen Immunantwort nachzuweisen. Ein DRK6-Gendefekt hat dabei spezifisch Einfluss auf die vollständige Etablierung der RPM1-vermittelten Resistenz. Er erhöht die Suszeptibilität der Pflanze gegenüber Pto AvrRpm1 und Pto avrB, nicht jedoch gegenüber Pto avrRpt2. Für die Rezeptorkinase BAK1 wurde in früheren Experimenten gezeigt, dass sie je nach Interaktionspartner in verschiedenen Prozessen involviert sein kann. Einerseits ist sie als BRI1-Korezeptor an der Brassinolidperzeption beteiligt, andererseits ist sie als Interaktionspartner von PAMP-Rezeptoren in der Lage, brassinolidunabhängig in die Pathogenabwehr einzugreifen. BAK1-gendefiziente Pflanzen weisen zusätzlich eine unkontrollierte Ausbreitung von Zelltod nach Infektion mit Pathogenen auf, welche unabhängig von Brassinolid- und Flagellinperzeption ist. Es wird vermutet, dass BAK1 als Korezeptor oder Regulator verschiedener Rezeptoren Einfluss auf unterschiedliche pflanzliche Prozesse nimmt.

With the help of various receptors plants are able to percept the presence of potential pathogens. According to Arabidopsis genome analysis one of the largest gene families among these is the group of leucin-rich receptor-like kinases (LRR-RLKs). Beside the function of LRR-RLKs in plant development only for the PAMP receptors FLS2 and EFR one could demonstrate their role in pathogen defence. In a reverse genetic approach it was possible to confirm the role in processes of innate immunity for three further candidates in this work. DRK5 seems to mediate basal resistance upon Pto DC3000 infection. Examination of the bacterial growth in drk5 mutants reveals enhanced susceptibility of these plants in comparision to wildtyp plants. Nonvirulent and avirulent bacteria do not show altered growth. For DRK6 it was possible to show its participation in cultivar specific immunity. A DRK6-gene defect influences the proper establishment of RPM1-mediated resistance. It enhances the susceptibility against Pto avrRpm1 and Pto avrB, but not against Pto avrRpt2. In previous experiments the receptor kinase BAK1 was shown to be involved in different processes depending on its interaction partner. On the on hand it takes part in Brassinolid perception as coreceptor of BRI1. On the other hand it is able to influence pathogen defence in a Brassinolid independent manner as interaction partner of PAMP receptors. BAK1-deficient plants show uncontrolled spreading cell death independent of brassinolid or flagellin perception. Thus BAK1 is supposed to influence independent processes as coreceptor or regulator of different receptors.