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Titelaufnahme

Titel
Heterochromatin Protein 1 influences secondary metabolite production and virulence in Fusarium graminearum / eingereicht von Dipl.-Ing. Stefan Bödi
Weitere Titel
Heterochromatin Protein 1 reguliert Sekundärmetaboliten Produktion und Virulenz in Fusarium graminearum
VerfasserBödi, Stefan
Begutachter / BegutachterinLemmens, Marc ; Jonak, Claudia
GutachterStrauss, Joseph
ErschienenWien, November 2016
UmfangVerschiedene Seitenzählungen : Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Dissertation, 2016
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Fusarium graminearum / Heterochromatin Protein-1 / Chromatin-Immunopräzipitation / Sekundärmetabolismus / Mykotoxine / Deoxynivalenol / Weizeninfektion / RNA-seq / aktive Pflanze / Pflanzensubstrat / Pathogenizitätsfaktoren / Pflanzenabwehr
Schlagwörter (EN)Fusarium graminearum / heterochromatin protein-1 / chromatin immunoprecipitation / secondary metabolism / mycotoxins / deoxynivalenol / wheat infection / RNA-seq / active plant / plant substrate / pathogenicity factors / plant defense
Schlagwörter (GND)Weizen / Fusarium graminearum / Heterochromatin / Mykotoxin / Virulenzfaktor
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-19918 Persistent Identifier (URN)
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Heterochromatin Protein 1 influences secondary metabolite production and virulence in Fusarium graminearum [14.63 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Das Heterochromatin Protein-1 (HP1) Ortholog "Hep1" wurde in Fusarium graminearum deletiert, um Chromatin-assoziierte Regulation innerhalb der Mykotoxinproduktion und der Virulenz dieses bekannten Getreideschädlings zu erforschen. Um Veränderungen in Histonmarkierungen zu bestimmen, wurde das für den Modellorganismus Aspergillus nidulans etablierte Chromatin- Immunopräzipitationsprotokoll (ChIP) adaptiert. Konkordant mit einer Reduktion der repressiven H3K9 Methylierung wurde eine Überproduktion des charakteristischen Pigments Aurofusarin festgestellt, währenddessen das Haupttrichothecentoxin Deoxynivalenol (DON) vermindert in axenischer Kultur gebildet wurde. Um in weiterer Folge die Auswirkung der Mutation auf die Pathogeniziät zu untersuchen, wurde ein Infektionsexperiment in Weizen durchgeführt, wobei durch eine eigens entwickelte bioinformatische Datenanalyse spezifisch jene Pilzgene erfasst wurden, die auf Abwehrreaktionen der Pflanze reagieren. Dieser neue Ansatz unterscheidet in planta saprophytisches von pathogenem Wachstum und erlaubt dadurch Gene entsprechend "aktiver" oder "passiver Pflanzenumgebung" zu kategorisieren. Phänotypisch zeigte die Hep1[delta] Mutante eine leicht erhöhte Infektionsrate einhergehend mit erhöhter DON Produktion, möglicherweise aufgrund eines Repressorproteins, welches, da unter Hep1 Kontrolle, zunächst vermehrt präsent in axenischer Kultur, durch ein spezifisches Pflanzensignal inaktiviert wird. RNA-seq basierende Analyse differentieller Genexpression zeigte, dass viele der durch die "aktive Pflanze" hochregulierten Gene in der Mutante runterreguliert werden. Im Gegensatz dazu ist der Großteil der durch die "aktive Pflanze" reprimierten Gene in Hep1[delta] stärker exprimiert. Parallele Analysen des Weizentranskriptoms zeigten, dass während der Hep1[delta] Infektion ein beträchtlicher Anteil Chromatin-assoziierter Pflanzengene vermindert exprimiert wurden, woduch auch auf Wirtsseite die Chromatin-Regulation der Pathogenantwort ersichtlicht wird.

Zusammenfassung (Englisch)

We deleted the heterochromatin protein-1 (HP1) ortholog 'Hep1' in Fusarium graminearum to study the influence of chromatin-level regulation on toxin production and virulence of this prominent cereal pathogen. We adapted the chromatin immunoprecipitation (ChIP) protocol previously established for the model fungus Aspergillus nidulans to analyse alterations in histone modifications and found a reduction in repressive H3K9 methylation marks concordant with overproduction of the pigment aurofusarin but lower levels of the main trichothecene toxin deoxynivalenol (DON) under axenic culture conditions. Subsequently pathogenicity of this strain was tested on wheat using a newly established bioinformatic analysis tool designed to accurately define fungal genes responding to the living plant defense system. This novel approach distinguished in planta saprophytic from pathogenic growth and thus allowed us to define groups of genes corresponding to the 'active plant' or 'passive plant' response. Phenotypically the Hep1[delta] mutant showed a slightly increased infection rate which was accompanied by increased DON levels in planta despite the previously found lower DON levels in axenic cultures. We hypothesize that a potential repressor protein may be under Hep1 control and thus overproduced in axenic cultures but that a plant-derived signal inactives this repressor. Analysis of the differential gene expression patterns by RNA-seq analysis revealed that many of the genes up-regulated by the 'active plant' are mainly down-regulated in the mutant. In contrast, the majority of genes repressed by the active plant appeared higher expressed in Hep1[delta]. Parallel analysis of the wheat transcriptome revealed that a considerable portion of chromatin-function associated genes was down-regulated when the Hep1[delta] strain was infecting. Collectively, these data illustrate that the pathogen as well as the host regulates pathogenicity associated gene expression through chromatin-based mechanisms.