Andrias 19 - page 17

Fischer et al.: Molekulare Mykologie am KIT 17
es zu diesem koordinierten Start der Zellteilung?
Wir konnten zeigen, dass dafür das clp1- Gen
notwendig ist, eines der wenigen direkt vom b-
Kreuzungs-Locus regulierten Klasse-1-Gene.
Das Clp1 Protein wird genau zum Zeitpunkt der
Pflanzenpenetration gebildet und lagert sich
dann an das bW und das Rbf1 Protein an, wo-
durch deren Funktion verändert und der Zellzy-
klus-Block aufgehoben wird.
Sezernierte Proteine und Pflanzenabwehr
Verschiedene der von uns identifizierten regu-
latorischen Proteine koordinieren die Bildung
von Proteinen, die für die Infektion der Pflanze
absolut notwendig sind. Diese sogenannten Ef-
fektoren werden von den Pilzzellen sezerniert
und unterdrücken zum Beispiel Abwehrreakti-
onen der Pflanzenzellen, die zum Abtöten der
Pilzzellen führen würden. Wir denken aber auch,
dass U. maydis Effektoren verwendet, um den
Metabolismus seiner Wirtspflanze so umzupro-
grammieren, dass sie ihn mit Zuckern und Stick-
stoffquellen versorgt. Unsere Ergebnisse haben
bereits gezeigt, dass das von U. maydis infizierte
Blattgewebe kaum photosynthetisch aktiv ist.
Stattdessen werden Zucker aus anderen Gewe-
ben zur Infektionsstelle transportiert. Es zeichnet
sich generell ab, dass sich U. maydis während
der Pathogenese spezifisch an verschiedene
Zelltypen bzw. Gewebe adaptieren muss, was
eine zeitliche und gewebespezifische Expression
von bestimmten Effektoren voraussetzt.
Wir haben insgesamt vier Effektoren identifiziert,
die für die Proliferation des Pilzes in der Pflanze
essentiell sind. Infektion mit den entsprechenden
Mutanten-Stämmen führt zu verschiedenen
Abwehrreaktionen (Produktion von reaktiven
Sauerstoffmolekülen, Zellulosebarrieren) und
Stresssymptomen der Pflanze, die in Wildtyp-In-
fektionen mit U. maydis nicht beobachtet werden.
Für zwei der Effektoren konnten wir den Transfer
aus der Pilzhyphe in den Zellkern der Wirtspflan-
ze nachweisen. Wir gehen davon aus, dass U.
maydis mit diesen Effektoren direkt in die Genre-
gulation der Pflanze eingreift und so die Abwehr-
reaktionen gezielt unterdrückt.
Stofftransport während der pathogenen
Entwicklung
Ein weiterer Schwerpunkt unserer Forschung
ist die Stoffaufnahme während der biotrophen
Wachstumsphase. Wir haben zwei Zucker-
Transporter identifiziert, deren Ausschalten zu
einer drastischen Reduktion der Pflanzeninfek-
tion führt. Der Haupttransportucker in Pflanzen
ist das Disaccharid Saccharose (Rohrzucker).
Bislang ist man davon ausgegangen, dass Pilze
die Saccharose mit dem Enzym Invertase in
die Monosaccharide Glucose (Traubenzucker)
und Fructose (Fruchtzucker) spalten und dann
diese Monosaccharide mit Hexosetransportern
aufnehmen. Wir konnten nun zeigen, dass einer
der von uns identifizierten Transporter, Srt1, die
Saccharose ohne diesen Umweg direkt in die
Pilzzellen transportiert. Freie Glucose ist näm-
lich für die Pflanze ein Signal, dass ein Eindring-
ling ihre Saccharose abbaut, was zum Anschal-
ten der Pflanzenabwehr führt. Und genau das
scheint U. maydis durch die direkte Aufnahme
zu umgehen.
Ausgewählte Publikationen
H eimel, K., Scherer, M., Schuler, D. & Kämper
J. (2010): The Ustilago maydis Clp1 protein
orchestrates pheromone and b-dependent si-
gnaling pathways to coordinate the cell cycle
and pathogenic development. – Plant Cell,
22(8): 2908-2922.
H eimel, K., Scherer, M., Vranes, M., Wahl, R.,
Pothiratana, C., Schuler, D., Vincon, V., F ink-
ernagel, F., Flor-Parra, I. & Kämper , J. (2010):
The transcription factor Rbf1 is the master
regulator for b-mating type controlled patho-
genic development in Ustilago maydis. – PLoS
Pathog., 6(8) pii: e1001035.
Spanu, P. & Kämper, J. (2010) Genomics of biotro-
phy in fungi and oomycetes-emerging patterns.
– Curr. Opin. Plant Biol., 13(4): 409-414.
Wahl, R., Wippel, K., Goos , S., Kämper J. &
Sauer, N. (2010) A novel high-affinity sucrose
transporter is required for virulence of the
plant pathogen Ustilago maydis. – PLoS Biol.,
8(2):e1000303.
Zahiri, A., Heimel, K., Wahl, R., Rath, M. & Käm-
per, J. (2010): The Ustilago maydis Forkhead
transcription factor Fox1 is involved in the
regulation of genes required for the attenua-
tion of plant defenses during pathogenic devel-
opment. – Mol. Plant Microbe Interact., 23(9):
1118-1129.