Verticillium longisporum induzierte Genexpression in Arabidopsis thaliana

Verticillium longisporum ist ein bodenbürtiger Pilz, welcher die Rapswelke hervorrufen kann. Das Pathogen dringt über die Wurzeln in die Wirtspflanze ein und wächst in Form eines Myzels im Xylem. Im späteren Infektionsverlauf befällt es schließlich die übrigen Gewebe der Pflanze. Um die Reaktionen infizierter Pflanzen zu charakterisieren wurde die Modelpflanze Arabidopsis thaliana gewählt. Es wurden Transkriptomprofile der Rosetten fünf und 18 Tage nach Infektion (dpi) aufgenommen. Fünf dpi zeigt A. thaliana noch keine Symptome. Es werden jedoch eine Reihe von Genen mit Bezug zur Jasmonsäure (JA) biosynthese oder singnaltransduktion induziert. Durch die Infektion von Pflanzen mit einer Mutation im JA-Biosyntheseweg wurde der Einfluss dieser Gene auf die Symptomentwicklung bei Arabidopsis untersucht. Die Reaktion der Pflanze 5 dpi beeinflusste den Pathophenotyp und die Expression der Verticillium longisporum induzierten Gene (VliGs) 18 Tage nach Infektion nicht. Mehr als ein Viertel (5 dpi) bzw. ein Drittel (18 dpi) der VliGs codiert für apoplastisch lokalisierte Gene, welche an Zellwandmodifikationen und potentiellen Abwehrreaktionen beteiligt sind. Ihre Induktion war Pilzisolat abhängig. Die identifizierten VliGs stellen ein nützliches Mittel zur Aufklärung desVerticillium longisporum is a soil-borne fungal pathogen causing vascular disease predominantly in oilseed rape. The pathogen enters its host through the roots and maintains a parasitic life stage in the xylem before invading other tissues late in the infection cycle. Arabidopsis thaliana was used as a model plant to characterize the response of the aerial parts of the plant to the infection. Whole genome transcriptome profiling experiments of Arabidopsis Col-0 plants were performed at 5 and 18 dpi, respectively. At 5 dpi, no symptoms were detected, but a number of genes related to jasmonic acid (JA) biosynthesis or signal transduction were already expressed. However, this initial defense reaction did not influence the pathophenotype and the expression of Verticillium induced genes (VliGs) at 18 dpi as revealed by analysis of an Arabidopsis mutant deficient in JA biosynthesis. More than one fourth (5 dpi) and one third (18 dpi) of the VliGs encode apoplastically localized proteins involved in cell wall modifications and potential defense responses. Their expression was dependent on the specific fungal isolate. The identified VliGs provide a useful tool to elucidate the contribution of the induced genes to the disease phenotype and the defense response. Moreover, they might help to identify the elicitor(s) as suggested by preliminary experiments. They demonstrated that fractionated extracts from fungal cultures induced expression of a VliG when applied to the petioles of detached leaves