Charakterisierung des PAMP-induzierbaren Transporters ABCG1 aus Solanum tuberosum

Abstract

ABCG1 kodiert für einen Plasmamembran lokalisierten ABC (ATP-bindende Kassette)-Halbtransporter der Unterfamilie G, und wurde im Rahmen von Mikroarray-Analysen als ein Kandidatengen identifiziert, dessen Transkriptakkumulation durch das Pathogen-assoziierte molekulare Muster Pep-13 induziert wird. Weitere Analysen ergaben eine basale Akkumulation von ABCG1-Transkripten vor allem im Knollenperiderm und in den Wurzeln. Außerdem wird das Gen als Reaktion auf Blattverwundung und Infektion mit P. infestans induziert. Transgene ABCG-RNAi-Pflanzen zeigen eine veränderte Morphologie des Wurzel- und Knollenperiderms mit teilweise kollabierten und unorganisierten Zellschichten. Zudem weisen das Knollenperiderm und die Wurzelexodermis der ABCG-RNAi-Pflanzen eine reduzierte Suberinfärbung auf. Metabolitanalysen ergaben eine starke Reduktion der aliphatischen Haupt- und Nebenkomponenten im Suberinpolymer und erhöhte Mengen von möglichen Suberinvorstufen im Knollenperiderm von ABCG1-RNAi-Pflanzen und deuten auf eine Rolle von ABCG1 in der Modulation von Suberineinlagerungen in Phellemzellwänden des Kartoffelperiderms hin.

ABCG1 encodes a member of the plasma membrane-localized ABC (ATP-binding cassette)-half transporter subfamily G, and was identified by using microarray analyses as a candidate gene responsive to the pathogen-associated molecular pattern Pep-13. Further analyses revealed a basal accumulation of ABCG1-transcripts mainly in roots and tuber periderm. The gene is also induced in response to leaf wounding as well as to pathogen infection by P. infestans. Transgenic ABCG-RNAi potato plants display major alterations in root and tuber morphology with partially disorganized cell layers. In addition, microscopic analyses of the tuber periderm and root exodermis of RNAi plants show reduced suberin staining. Metabolite analyses revealed a strong reduction of the major and minor monomers of aliphatic tuber suberin and a hyper-accumulation of putative suberin precursors in the tuber periderm of RNAi plants, suggesting a role of ABCG1 in the modulation of suberinization in the cells of the phellem in the potato tuber periderm.