Untersuchungen zur Genexpression in Wurzeln der reblausresistenten Unterlagsrebsorte ’Börner’

Die reblausresistente Unterlagsrebsorte ’Börner’ reagiert auf einen Reblausbefall mit einer Hypersensitivitätsreaktion (HR), die sich in Form von Nekrosen an Blättern und Wurzeln zeigt. Im Rahmen dieser Dissertation wurde der Resistenzmechanismus mittels differenzieller Genexpressionsanalysen untersucht. Unter Anwendung der suppressiven subtraktiven Hybridisierung, der DNA-Microarraytechnik sowie der GeneFishingTM-Methode erfolgte ein Vergleich zwischen der Genexpression in hypersensitivem Wurzelgewebe und Normalgewebe der Unterlagsrebe ’Börner’. Neben der Reblaus induzierten HR wurde insbesondere auf die experimentelle Induktion durch das Pflanzenhormon Indol-3-Essigsäure (IES) zurückgegriffen. Damit sollten Kenntnisse über die Rolle der IES als auslösender Faktor der Resistenzreaktion gewonnen werden. Die Ergebnisse bestätigen die Annahme, dass die IES Pathogenabwehrreaktionen in ’Börner’ induziert. So konnten Hinweise auf die transkriptionelle Aktivierung Resistenz und HR assoziierter Proteine gefunden werden, wie z.B. Phytoalexine und pathogen-related (PR)-Proteine sowie Vertreter aus der hypersensitive-induced response-Familie. Es konnten weiterhin wertvolle Informationen im Hinblick auf die Transduktion des IES-Signals im Zusammenhang mit der Aktivierung von Resistenzreaktionen gewonnen werden. So wurden Hinweise auf die Beteiligung der Signalsubstanzen Ethylen, Salicylsäure, Jasmonsäure, Calcium sowie reaktiver Sauerstoffspezies gefunden. Es konnten zudem Anhaltspunkte für die Aktivierung des Auxin induzierten Ubiquitin/26S-Proteolyseweges und weiterer Signalkomponenten, wie z.B. Kinasen und Transkriptionsfaktoren, ermittelt werden. Auch auf die Beteiligung von Auxinrezeptoren konnte aufgrund der Resultate geschlossen werden. Damit war es im Rahmen der Dissertation möglich, potenzielle Signaltransduktionswege zu erarbeiten, die für weiterführende Untersuchungen des Reblausresistenzmechanismus von entscheidender Bedeutung sind.

The phylloxera resistant grape-vine rootstock variety ’Börner’ reacts to phylloxera infection with a hypersensitive reaction (HR), which manifests in form of necroses on leaves and roots. In the recent thesis this resistance mechanism was examined using differential gene expression analysis approaches. Comparison of gene expression between hypersensitive and normal root tissue of ‘Börner’ was conducted by means of suppressive subtractive hybridization, DNA microarrays and GeneFishingTM. Beside the phylloxera induced HR, an experimental induction by the plant hormone indole-3-acetic acid (IAA) has been used in particular. Thus, acquisition of information on the function of IAA as releasing factor of the resistance reaction was intended. The results confirm the assumption that IAA induces defence reactions in ‘Börner’. Obtained data, such as expression of phytoalexins and pathogen related (PR)-proteins as well as members of the hypersensitive-induced response-family, indicate transcriptional activation of resistance and HR associated proteins. Furthermore, valuable information was obtained regarding the transduction of the IAA signal leading to the activation of resistance reactions. We found evidence of the participation of the signal substances ethylene, salicylic acid, jasmonic acid, calcium as well as reactive oxygen species. In addition, indications for activation of auxin induced ubiquitin-dependent proteolysis and further signal components like kinases and transcription factors were ascertained. Also, from the reported results conclusions were drawn on the possible involvement of auxin receptors. Thus, within the recent thesis it was possible to identify potential ways of signal transduction which are of crucial importance for further investigations on the mechanism of phylloxera resistance in grape-vine.