SFB TRR 175/2: Plastiden-vermittelte Akklimatisierungskinetiken eines Pflanze-Pflanze-Pathosystems (TP A08)

Plastiden vermitteln die Erkennung, Koordination und Reaktion auf abiotische Umweltschwankungen und dienen gleichzeitig als Drehscheibe für die Abwehr von biotischen Stressoren. Treten Kombinationen von biotischen und abiotischen Herausforderungen auf, nehmen Pflanzen diese als neue Art von Belastung wahr, wobei jedoch die Art der Integration plastid?rer Antworten noch weitgehend unerforscht ist. Dieses Projekt zielt darauf ab, neue Akteure der Plastiden-vermittelten Akklimatisierung zu identifizieren, indem die Akklimatisierungskinetik der Modellpflanze Arabidopsis unter Bedingungen mit kombinierten biotisch:abiotischen Umweltherausforderungen erfasst wird. Gleichzeitig soll die Rolle der Plastiden-vermittelten Umweltreaktionen in der pathogenen Pflanze Phelipanche ramosa (Orobanchaceae, dt. ?Sommerwurz“), die als biotischer Stressor dient, untersucht werden. Wir beabsichtigen die Akklimatisierungskinetiken des in vitro-gezüchteten Arabidopsis:P. ramosa-Pathosystems bei hoher Licht-, W?rme- und K?lteexposition zu bestimmen und miteinander zu vergleichen, indem wir je beide Partner ph?notypisieren. Die molekularen Reaktionen beider Pathosystempartner soll mittels RNA-Sequenzierung, RNA-Modifikations-sensitiven ELISA-Tests und einer Analyse der Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) untersucht werden. Diese Daten werden mit Hilfe von zeitverlaufsabh?ngigen Koexpressionsnetzwerken analysiert, wobei der Schwerpunkt auf plastidenzentrierten Signalwegen liegt. Eine anschlie?ende synergistische Analyse wird die unterschiedlichen Reaktionen von Arabidopsis (und P. ramosa) in Situationen mit nur einer oder zwei Herausforderungen auf Transkriptions- (RNAseq) und Posttranskriptionsebene (ELISA) mit der physiologischen Reaktion (ROS-Produktion) zusammenführen. Komplementiert werden diese Untersuchungen mit der Analyse von mit P.ramosa-befallenen Arabidopsis-Mutanten, die verschiedene funktionelle Defizite in der Plastiden-vermittelten Akklimatisierung aufweisen. Der innovative Ansatz dieser biotisch-abiotischen Studie besteht dabei darin, dass der biotische Stressor selbst eine Pflanze ist: P. ramosa lebt vollst?ndig von den Ressourcen seines Wirtes Arabidopsis. Jedoch kann die pathogene Pflanze keine Photosynthese betreiben. Dies versetzt uns in die Lage, konservierte Akklimatisierungsreaktionen, die unabh?ngig von den kanonischen Schlüsselfunktionen des Plastiden normaler Pflanzen sind, zu erforschen. Daher verspricht dieses Projekt zur Untersuchung der Plastiden-basierten Reaktionskinetik im Arabidopsis:P.ramosa-Pathosystem, sehr basale und m?glicherweise bisher unbeachtete Modulationen in molekularen Akklimatisierungsprozessen aufzudecken.