Different aspects of plant responses to fire blight in apple

Feuerbrand, verursacht durch das Bakterium Erwinia amylovora ist alljährlich für bedeutende Einbußen im Apfel- und Birnenertrag verantwortlich und hat mehrere weltweite Epidemien verursacht. Die effizientesten Bekämpfungsmittel sind heute nach wie vor Antibiotika, die jedoch unerwünschte Auswirkungen auf die Umwelt haben. Daher ist es notwendig, alternative Methoden, wie z.B. Züchtung resistenter Obstsorten oder Biologische Mittel zu entwickeln. Diese Arbeit untersucht die Wirtsreaktionen von Apfel während der frühen Stadien der Feuerbrandinfektionen mit dem Ziel Gene die für Resistenz verantwortlich sein könnten zu identifizieren und zu isolieren, die als potentielle funktionelle Marker für Züchtungsprogramme eingesetzt werden könnten. Die Daten zeigen, dass der resistente Malus robusta (Carrière) Rehder persicifolia Rehder (Mrp) erheblich mehr Gesamtsalizylsäure enthält als der anfällige Malus domestica Borkh (Idared). In anfälligen Idared Pflanzen wurde die Phenylpropanoidsynthese auf Genexpressionsniveau unterdrückt. Erhöhte PAL (Phenylalaninammoniumlyase)- Enzymaktivität in diesen Pflanzen deutet jedoch darauf hin, dass SA nach einer Erwinia Attacke über PAL synthetisiert werden könnte. Zur genaueren Untersuchung der Unterschiede zwischen den beiden Apfel-Spezies wurde subtraktive Hybridisierung in Verbindung mit cDNA Microarraytechnik eingesetzt. Diese Analysen Identifizierenten 88 EST (expressed sequence tags), die wahrscheinlich an der Reaktion von Apfelpflanzen auf Feuerbrand beteiligt sind. Darunter sind z.B. Gene für Metallothioneine und Chitinase der Klasse III, die auch nach anderen Stressattacken häufig gebildet werden, und für einen Feuerbrand resistenten Phänotyp verantwortlich sein könnten. Einige dieser Gene wurden im Detail mittels RT-PCR untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die spezifische Expression eines Trypsininhibitor-artigen Miraculins spezifisch während Feuerbrandinfektion exprimiert werde. Die chromosomale Lokalisation des Miraculin-Gens wurde mit Hilfe von DNA-Markern kartiert. Da dieses Gen in einem Bereich des Chromosoms 3 lokalisiert wurde, der bereits als quantitative trait locus (QTL) für Feuerbrand antworten identifiziert wurde, ist Miraculin ein vielversprechender Kandidat für direkte Anwendungen in der Züchtung von Erwinia-resistenten Äpfeln.Fire blight, caused by the bacterium, Erwinia amylovora, is responsible for significant annual apple and pear yield losses and has caused several devastating epidemics worldwide. Today the most efficient control agents are antibiotics, however there are undesirable effects on the environment. Therefore there is a demand to develop alternative means, such as breeding for resistant fruit varieties and biocontrol agents. This work has investigated the host responses of apple during early fire blight infection with the aim to detect and isolate genes putatively involved in resistance, which are can be further utilized as potential functional markers in a breeding programme. Therefore the plant physiology of two apple species with contrasting susceptibility to the disease were studied on molecular and biochemical level. The data revealed that the resistant Malus robusta (Carrière) Rehder var. persicifolia Rehder (Mrp) is equipped with significant higher levels of the both total- as well as free salicylic acid (SA) compared to the susceptible Malus domestica Borkh. cv. ('Idared'). Although SA and phenylpropanoid synthesis were generally repressed at gene expression level, increased Phenylalaninammonialyase (PAL) activity in infected susceptible plants suggests that SA might be synthesized via this enzyme upon Erwinia attack. Another approach was to detect and isolate unknown genes putatively involved in resistance via Suppression subtraction hybridization (SSH) and cDNA microarray technique. The analyses identified 88 gene representatives that are likely to be involved in apple response to fire blight. Among these are genes for e.g. metallotioneins and class III chitinase, which are often expressed upon other stress types as well, and might be responsible for the resistant phenotype. Several of these genes were analysed in detail via RT-PCR. The gene for a trypsin inhibitor-like miraculin, was shown to be specifically expressed during fireblight infection. The localization on the chromosomes was mapped using a set of DNA markers. Since this gene is located on the chromosome 3 area previously identified as a quantitative trait loci (QTL) for fire blight response, miraculine is a serious candidate for direct applications in breeding of Erwinia-resistant apple.vorgelegt von Renáta MilčevičováAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in dt. SpracheWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2009OeBB(VLID)193095