Two ABC transporters of the MRP subfamily contribute to azole tolerance and virulence of Fusarium graminearum

Abstract

Die Fusarium graminearum Isolate PH-1 und NRRL 13383 wurden als Wildtyp-Referenzstämme in dieser Studie genutzt. Basierend auf Multiplex-PCR-Analysen an den Genen FgTRI3 und FgTRI12 repräsentiert das PH-1-Isolat den 15-ADON-Chemotyp, während das NRRL 13383-Isolat den NIV-Chemotyp vertritt. Drei Paraloge der Lanosterol-14-α-Demethylase-kodierenden Gene in F. graminearum (FgCYP51A, -B und -C) wurden in den sechs adaptierten Stämmen sequenziert und mit dem Ursprungsstamm NRRL 13383 verglichen. Diese Analysen zeigten, dass in allen drei ORFs zwischen den adaptierten Stämmen und NRRL 13383 keine Unterschiede vorliegen. Dies deutet darauf hin, dass die erhöhte Azoltoleranz der adaptierten Stämme nicht durch eine strukturelle Änderung der Lanosterol-14-α-Demethylase, die das molekulare Ziel von Azolen ist, verursacht wurde. Zwei ABC-Transporter genen von Mitgliedern der MRP Unterfamilie, FgABC1 und FgABC4, wurden in den beiden Wildtyp-Referenzstämme entfernen werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass durch diese Studie die Funktionen zweier ähnlicher MRP-Transporter identifiziert werden konnten. Während FgABC1 für Virulenz nötig ist, vermittelt FgABC4 Azoltoleranz.

Two Fusarium graminearum isolates were used as wild type reference strains in this study, PH-1 and NRRL 13383. Based on multiplex PCR targeting FgTRI3 and FgTRI12, the PH-1 represented the 15-ADON, whereas the NRRL 13383 represented the NIV chemotype. Three paralogs of lanosterol 14-α demethylase-encoding-genes in F. graminearum (FgCYP51A, -B and -C) were sequenced in six adapted strains, and compared with those of their progenitor NRRL 13383. No variation existed between the adapted strains and NRRL 13383 in any of the three ORFs. This shows that the increased azole tolerance of the adapted strains was not caused by a structural alteration of lanosterol 14-α demethylase, which is the molecular target of azoles. Two ABC transporters genes of the MRP subfamily, FgABC1 and FgABC4 were deleted in both, the PH-1 and the NRRL 13383 backgrounds. This demonstrated that FgABC1 is required for full virulence in three host species tested, whereas FgABC4 contributes to azole tolerance.