Dodder and Tomato - A plant-plant dialogue

Abstract

Teufelszwirn oder Seide nennt man die Pflanzen der Gattung Cuscuta, die zu den Windengewächsen (Convolvulaceae) gehören. Alle Pflanzen dieser Gattung sind obligate Vollparasiten, sogenannte Holoparasiten. Nur wenige Pflanzen können sich erfolgreich gegen Teufelszwirn wehren. Die Kulturtomate (Solanum lycopersicum) gehört zu den wenigen Arten von resistenten Pfanzen. Sie kann sich erfolgreich gegen die Großblütige Seide (Cuscuta reflexa) behaupten. In dieser Arbeit werden das Perzeptionssystem der Tomate und das von ihm erkannte molekulare Muster (dem Elicitor) aus der Großblütigen Seide behandelt. Die Kulturtomate hat viele Wildverwandte und ist mit den meisten von ihnen kreuzbar, deshalb eignet sie sich hervorragend für genetische Studien. Sie zeigt eine heftige Abwehrreaktion bei Teufelszwirn-Befall. Das Immunsystem der Tomate ist demnach in der Lage einen Elicitor des Tefelszwirns zu erkennen, während einige Wildverwandte dies nicht können und suszeptibel sind. Dieses unbekannte molekulare Muster wurde charakterisiert und eine Identifizierung begonnen, auch der korrespondierende Mustererkennungsrezeptor aus der Tomate wurde gefunden. Dazu konnten noch Wege aufgezeigt werden, wie die aus der Interaktion zwischen der Tomate und dem Teufelszwirn gewonnenen Erkenntnisse dem Pflanzenschutz dienlich sein können.

The plants of the genus Cuscuta or dodder belonging to the morning glory family (Convolvulaceae) are obligate parasitic plants, so-called holoparasites, meaning that they are fully host-dependent. Only few plants can successfully resist a dodder attack. The cultivated tomato (Solanum lycopersicum) however is among the resistant plants. It can successfully persist an attack of giant dodder (Cuscuta reflexa). In this work the perception system of tomato and its corresponding elicitor from giant dodder is investigated. Cultivated tomato has many wild relatives and is with most of them intercrossable, which gives researchers an excellent opportunity for genetic investigations. It shows a violent reaction when attacked by giant dodder. Thus the immune system of tomato is able to perceive a molecular pattern from giant dodder, whereas some wild tomatos cannot, which makes them susceptible. This unknown molecular pattern was characterized and an identification process began, and in addition the corresponding receptor was found. It was furthermore revealed how the findings of the interaction between dodder and tomato can be used for plant protection.