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Chemogenomische Analyse der Fusarium Toxin Resistenz

Projektleitung
Schüller Christoph, BOKU Projektleiter/in
Laufzeit:
01.07.2011-30.04.2015
Art der Forschung
Grundlagenforschung
Mitarbeiter/innen
Beteiligte BOKU-Organisationseinheiten
Institut für Mikrobielle Genetik
Gefördert durch
Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) , Sensengasse 1, 1090 Wien, Österreich
Abstract
Chemogenomische Analyse der Resistenzmechanisme der Hefe Saccharomyces cerevisiae gegen das Fusariumtoxin Deoxynivalenol (DON).

Die Belastung der wichtigen Agrarerzeugnisse Weizen, Gerste und Mais mit dem Trichothecen Mykotoxin Deoxynivalenol (DON), durch Infektion mit Fusariumpilzen, besonders Fusarium graminearum, ist ein weltweites Problem. DON ist ein wichtiger Virulenzfaktor für F. graminearum und wird während der Infektion des Wirtsgewebes produziert. Mutanten des Pilzes, die in der Giftstoffproduktion defekt sind, haben reduzierte Virulenz. Strategien um die F. graminearum Belastung zu verringern zielen darauf ab, die Resistenz der Kulturpflanzen gegen das Toxin zu erhöhen. Jedoch sind die zellulären Effekte dieser Giftstoffe auf eukaryotische Zellen noch nicht völlig verstanden. Der Haupteffekt von Trichothecenen ist die Hemmung der Proteinsynthese. Genetische und anderere Beobachtungen lassen weitere schädliche Effekte auf Zellen vermuten. Das Verständnis der verschiedenen Effekte ist jedoch die Grundlage für zukünftige erfolgreiche Intervention. Hier versuchen wir den zellulären Effekten der Trichothecene durch die Kombination von chemogenomischen Analysen mit Genexpressionstudien auf die Spur zu kommen. Die Hefe Saccharomyces cerevisiae ist der einzige Eukaryot der solchen Analysestrategien zugänglich ist. Um die genetisch determinierten Unterschiede systematisch zu erforschen, messen wir den Effekt des Toxins auf das Wachstum einer Sammlung von 5600 Hefedeletionsstämmen. Wir werde die Stämme durch zusätzliches Eliminieren eines ABC-Transportergens verändern und dadurch die Analyse mit niedrigen Toxinmengen erleichtern. Weiters erstellen wir Genexpressionsprofile von Toxin behandelten Zellen. Die Integration der Daten von beiden Analysen macht die wichtigsten zellulären Prozesse deutlich, die durch das Toxin beeinflußt werden. Ein früherer Screen ergab, daß PAA Zellen vor DON schützt. Wir wenden diese Erkenntnisse weiter an, um die Wirkungsweise von Phenylessigsäure (PAA) zu untersuchen, welche die Giftigkeit von DON teilweise hemmt. Wir verwenden chemogenetische und Expressionsprofile von DON und PAA behandelten Zellen, um heruszufinden wie PAA wirkt. Mit diesen Informationen können wir effektivere genetische Strategien planen um Pflanzenzellen resistenter gegen DON und F. graminearum zu machen und um wiederum die Belastung durch DON zu reduzieren.

Schlagworte
Pflanzenschutz; Lebensmitteltechnologie; Mikrobiologie; Gentechnik, -technologie;
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