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Proteinbiochemische Untersuchungen des Siebröhrensaftes von Hordeum vulgare zur Identifizierung von systemischen Signalen für eine erhöhte Resistenz nach Befall mit Blumeria graminis

Knauer, Torsten - Justus-Liebig-Universität Gießen (2012)


Mit Hilfe der erleichterten Exsudation mit EDTA und der Probenentnahme mittels Stylektomie wurden phloemspezifische Proben aus Gerste gewonnen. Mit einer Untersuchung der Siebröhrenproteine nach Befall mit Blumeria graminis (Bgh) sollten Rückschlüsse auf (Protein)-Signale gewonnen werden, die eine systemisch erhöhte Resistenz nach Bgh-Befall vermitteln. Dazu wurde für beide Probenentnahmetechniken eine zweidimensionale Proteintrennung etabliert. Zusätzlich wurde das prinzipbedingte Verunreinigungspotential der EDTA-Methode verifiziert. Nach einer Inokulation der Blattspitzen konnte ein erhöhter Anteil (16-22hai) von P23K-3 bzw. dem nahezu identischen Protein P23K-4 (P23K-3/4) in EDTA-Proben ermittelt werden. Mit Hilfe der Stylektomiemethode konnte keine Hochregulierung von P23K-3/4 nach Bgh-Befall festgestellt werden, jedoch wurde gezeigt, dass die in der Stylektomie eingesetzten Aphiden ebenfalls zu einer Hochregulierung von P23K-3/4 führen. Die im Gel ermittelten unterschiedlichen Fokussierungspunkte von P23K-3/4 nach R.padi- und Bgh-Befall lassen sich nicht auf die unterschiedliche Aminosäuresequenz der Proteine, sondern wahrscheinlich auf eine unterschiedliche posttranslationale Modifikation zurückführen. Nach einem R.padi-Befall des 2. Blattes und der Entfernung des 2. Blattes vor der Probenentnahme konnte aus den verbleibenden Blättern ebenfalls eine erhöhte Menge von P23K-3/4 in EDTA-Exsudaten festgestellt werden. Dabei konnte nicht ermittelt werden, ob das Protein in der Pflanze systemisch verteilt oder systemisch induziert wurde. Eine Behandlung der Gerste mit dem chemischen Resistenzinduktor DCINA führte, im Gegensatz zum Befall mit Bgh, zu einer verminderten Menge von P23K-3/4 in EDTA-Exsudaten. Eine Wirkung von Jasmonsäure auf die Expression des Proteins konnte nicht festgestellt werden. Anhand von Literaturhinweisen konnte für P23K-3/4 eine Rolle in der Zellwandverstärkung nach Befall mit Bgh ermittelt werden. In diesem Zusammenhang wurde eine um 11% erhöhte Zellwandmasse nach Bgh-Befall des 2. Blattes in den restlichen Blättern ermittelt. Die erhöhte Zellwandmasse deutet auf eine systemische Verstärkung der Zellwand hin, die möglicherweise zu einer erhöhten Resistenz gegen Bgh beiträgt. Neben dem Schwerpunkt der phloemspezifischen Proteinanalyse wurde außerdem eine verminderte Translokationsgeschwindigkeit in Siebröhren nach Inokulation mit Bgh ermittelt. Anhand von Literaturhinweisen lässt sich diese mit elektrischen Signalen im Phloem der Gerste in Verbindung bringen. Ein Calciumsignal im Siebelement könnte damit der Ausgangspunkt für vielfältige Reaktionen bezüglich einer Proteinexpression, der Aktivierung von Proteinkinasen und weiterer Abwehrkomponenten sein. Außerdem konnte eine systemisch erhöhte Peroxidaseaktivität nach Befall mit Bgh und R.padi bestimmt werden. Dies deutet auf eine Involvierung von H2O2 in der systemischen Signalvermittlung nach Pathogenbefall hin.


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