Funktionelle Charakterisierung von PFP1, einem mutmaßlichen Pathogenitätsgen des Gerstenpathogens Rhynchosporium commune

Abstract

Gegenstand dieser Arbeit war die Charakterisierung eines putativen Pathogenitätsfaktors des gerstenpathogenen Pilzes Rhynchosporium commune. Das Gen PFP1 (putative function in pathogenicity) war in Vorarbeiten zum Nachweis von Pathogenitätsgenen durch Insertionsmutagenese (REMI) identifiziert worden. Die betreffende REMI-Mutante war apathogen auf suszeptiblen Gerstensorten. Molekulare Analysen der Mutante zeigten eine Integration des für die Mutagenese verwendeten Plasmids pAN7-1 im Promotorbereich des Gens. In der abgeleiteten Pfp1-Proteinstruktur konnte in silico eine sogenannte Epc-N-Domäne mit PZP-Motiv nachgewiesen werden, das eine PHD-Zink-Finger-Domäne, einen Zn-knuckle sowie ein PHD-ähnliches Motiv umfasst. Da homologe Proteine in anderen Organismen zumeist in Protein-Protein-Interaktionen und bei epigenetischen Mechanismen eine Rolle spielen, wurde auch für Pfp1 eine solche Funktion angenommen. Im Verlauf dieser Arbeit konnten drei PFP1-Deletionsmutanten generiert werden, die durch einen pleiotropen Phänotyp charakterisiert waren. Alle Mutanten zeigten ein stark verlangsamtes Wachstum ex planta und in planta, eine reduzierte Sporulation sowie eine stark reduzierte Virulenz. Mikroskopische Untersuchungen an infizierten Blättern zeigten nur vereinzelte Penetrationsereignisse. An ex planta wachsenden Hyphen der Mutanten konnten globuläre Strukturen beobachtet werden, die beim Wildtyp nicht auftreten und die sogenannten Chlamydosporen ähneln, den Überdauerungsformen einiger Pilzarten. Die nachfolgende Komplementation der Deletionsmutanten mit der PFP1-Sequenz erbrachte keine vollständige Wiederherstellung des Wildtyp-Phänotyps. Aufgrund seiner Proteinstruktur, den pleiotropen Phänotypen der Deletionsmutanten sowie der „unvollständigen“ Komplementation muss davon ausgegangen werden, dass es sich bei PFP1 um ein Gen handelt, dessen Produkt regulatorische Funktionen im Entwicklungszyklus von Rhynchosporium commune besitzt. Dabei könnte es sowohl an epigenetischen Kontrollmechanismen beteiligt sein als auch als Transkriptionsfaktor innerhalb bestimmter Signalwege fungieren.