Chemische Abwehr an der Zellperipherie von Arabidopsis thaliana

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es, die Nichtwirtsresistenz (NHR) von Arabidopsis thaliana gegen Phytophthora infestans mit Fokus auf der induzierten Akkumulation von Sekundärmetaboliten an der Zellperipherie zu untersuchen und zu charakterisieren. Die bekannten A. thaliana Mutantenlinien pen2 und pen3, auf denen P. infestans öfter in der Lage ist erfolgreich die Epidermis zu penetrieren, wurden dafür hinzugezogen. PEN2 und PEN3 werden in Abbau- und Transportprozesse von Tryptophan abhängigen Indolglucosinolaten und deren Abbauprodukten eingeordnet. Als mögliche Abbauprodukte wurden 4-Methoxyindol-3-methanol und 4-Methoxyindol-3-methylcystein als PEN2 und PEN3-abhängige Sekundärmetaboliten identifiziert, die nach Inokulation mit P. infestans extrazellulär akkumulieren. Eine antimikrobielle Wirkung in vitro wurde für diese Sekundärmetaboliten nicht festgestellt. 4-MeOI3M aber nicht 4-MeOI3Cys löst eine intrazelluläre Erhöhung der Ca2+ Ionen Konzentration aus und trägt zur flg22-induzierten Calloseablagerung in A. thaliana Keimlingen bei, was ein Hinweis auf eine Wirkung als Signalsubstanz oder Modulator der Abwehr sein könnte.

To analyze and characterize the nonhost resistance (NHR) of Arabidopsis thaliana against Phytophthora infestans with focus on the induced accumulation of secondary metabolites at the cell periphery was the main goal of this work. The A. thaliana mutant lines pen2 and pen3 which allow P. infestans more often to penetrate successfully were analyzed for this purpose. PEN2 and PEN3 are components of synthesis and transport processes of tryptophan derived secondary metabolites like indoleglucosinolates. Possible breakdown products of those substances were identified as 4-Methoxyindole-3-methanol and 4-Methoxyindole-3-methylcysteine which accumulate on the surface of inoculated leaf material in a PEN2 and PEN3 dependent manner. Antimicrobial activity could not be observed for both compounds in vitro. 4-MeOI3M but not 4-MeOI3Cys induces an intracellular increase of Ca2+ ion concentration and contribute to the flg22 induced callose depositions in A. thaliana seedlings which may be a evidence for a signaling or modulating function in defense responses.