Female sterility and switching from sexual to clonal reproduction in phytopathogenic fungi  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
76067
Type K
Principal investigator Hornok, László
Title in Hungarian Női sterilitás és ivarosról klónos szaporodásra történő váltás növénykórokozó gombákban
Title in English Female sterility and switching from sexual to clonal reproduction in phytopathogenic fungi
Keywords in Hungarian Fusarium, MAP-kinázok, patogenitás, szexuális/aszexuális reprodukció
Keywords in English Fusarium, MAP-kinazes, pathogenicity, sexual/asexual reproduction
Discipline
Plant pathology, molecular plant pathology (Council of Complex Environmental Sciences)60 %
Crop protection (Council of Complex Environmental Sciences)30 %
Ortelius classification: Crop protection
Plant pathology, molecular plant pathology (Council of Complex Environmental Sciences)10 %
Panel Complex agricultural sciences
Department or equivalent Plant Protection Institute, Microbiological and Environmental Toxicology Group (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences)
Participants Ádám, Attila
Kohut, Gábor
Nagy, István
Óbert, Mária
Szabóné Stubnya, Veronika
Starting date 2009-01-01
Closing date 2012-12-31
Funding (in million HUF) 24.289
FTE (full time equivalent) 7.63
state closed project
Summary in Hungarian
A női sterilitás gyakori, de kevéssé ismert jelenség növénykórokozó gombákban. A nősteril vonalak folyamatos felszaporodása azzal jár, hogy a genetikailag sokszínű heterothalliás gombafajok populációiban a klónos szaporodás válik uralkodóvá. A női sterilitás genetikai és ökológiai okainak megismerése érdekében párosodásra képtelen vagy gyengén párosodó mutánsokat állítunk elő a sejtfelszíni kölcsönhatásokban, a kiválasztásban, a sejtek közötti kommunikációban és a jelátviteli folyamatokban résztvevő gének irányított inaktiválásával. Összehasonlítjuk a null-mutánsok ivaros viselkedését, konídium termelését és kitüntetett biológiai tulajdonságait (patogentás, kompetíciós képesség, stressztűrés, mikotoxin termelés) a vad típusú szülőével és a helyreállított mutánsokéval. A pályázatban a gombák ivaros, illetve klónos szaporodását befolyásoló új genetikai és környezeti tényezőket fogunk azonosítani. A kutatás eredményei hatékony és környezetkímélő védekezési eljárások megalapozását támogatják.
Summary
Female sterility is a frequently occurring but lesser known trait of phytopathogenic fungi. Gradual accumulation of female sterile strains leads to the switch into clonal reproduction in populations of genetically diverse heterothallic species. To improve knowledge on the genetic and ecological causes of female sterility, mutants with lost or reduced mating capability will be produced by targeted disruption of genes involved in cell-surface interactions, secretion, cell-to-cell communication and signal transduction. Sexual behavior, asexual sporulation, and selected biological traits (pathogenicity, competitive capability, stress tolerance, mycotoxin production) of these gene-disruption mutants will be compared with wild type parental and genetically restored strains. In this project, novel genetic and environmental factors affecting sexual vs. clonal reproduction of fungi will be identified. The results of this research might be exploited to develop more efficient and environmentally friendly control measures against fungal pathogens.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A női sterilitás, amely fokozatosan klónos szaporodáshoz vezet, gyakori, de kevéssé ismert tulajdonság a növénykórokozó gombák világában. Az ivarosról klónos szaporodásra történő váltás genetikai hátterének feltárására összehasonlítottuk néhány, az aszexuális szakaszban fontos fitnesz tulajdonságot kódoló gén aktivitását a Fusarium proliferatum és a F. verticillioides vad típusú törzseiben és azok ivaros szaporodásra képtelen ΔMAT1-2-1 gén-diszrupciós mutánsaiban. A F. verticillioides ΔMAT1-2-1 mutánsaiban mind a konídium-termelés, mind a karotinoid szintézis lényegesen csökkent a vad típusban mért értékekhez képest, és e változásokkal párhuzamosan drasztikusan gyengült a konídiálás-specifikus con10 gén, és a karotinoid bioszintézis gének(carB, carRA, carT) expressziós szintje. A fényreceptor WCC fehérjét kódoló gének aktivitása is csökkent a mutánsokban. A stressz-választ közvetítő jelátviteli útvonalak, a HOG1 MAPK, a CWIS MAPK és a cAMP-PKA útvonalak kiiktatása is teljes vagy részleges női sterilitáshoz vezetett. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a működőképes MAT1-2-1 gének hiányában a mutánsok nemcsak az ivaros szaporodásra való képességüket veszítik el, hanem más tulajdonságaikban is gyengébbek lesznek, ami bizonyítja, hogy a párosodási típus géneknek fontos fitnesz-funkciójuk van a gombák életciklusának ivartalan szakaszában is.
Results in English
Female sterility, gradually leading to clonal reproduction is a frequently occurring, but lesser known trait in phytopathogenic fungi. To reveal the genetic background of switching from sexual to clonal reproduction, activities of selected genes with a proven role in fitness during the asexual stage of fungi were compared in the wild type strains of Fusarium proliferatum and F. verticillioides and their ΔMAT1-2-1 gene disruption mutants, deprived of mating capability. Both conidiation and light-inducible carotenoid accumulation were significantly reduced in three independent ∆FvMAT1-2-1 gene disruption mutants of F. verticillioides as compared to the wild type parental strain and these changes were accompanied by a drastic down-regulation of both conidiation specific (con10) and carotenoid biosynthesis genes (carB, carRA, carT) in the mutants. Expression of genes, encoding for the light receptor WCC also showed reduced activity in the mutants. Disruption of the stress response mediating signal transduction routes, including the HOG1 MAPK, the CWIS MAPK, and the cAMP-PKA pathways also led to female sterility. These findings demonstrate that mutants, lacking the functional MAT1-2-1 mating type gene have lost not only their sexual reproduction capability, but became also retarded in several fitness traits indicating that mating type genes have positive functions during the asexual phase of the fungal life cycle.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=76067
Decision
Yes





 

List of publications

  
Kohut G, Oláh B, Ádám AL, Garcia-Martinez J, Hornok L: Adenylyl cyclase regulates heavy metal sensitivity, bikaverin production and plant tissue colonization in Fusarium proliferatum., Journal of Basic Microbiology 50, 1-12., 2010
Ádám AL, Kohut G, Bodor Á, Hornok L: Mating type genes positively regulate asexual sporulation and carotenogenesis in Fusarium., 2nd Central European Forum for Microbiology, Keszthely, Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica s56, 115., 2009
Ádám AL, Kohut G, Fazekas B, Hornok L: Abiotikus stresszfaktorok szerepe a mikotoxin bioszintézisben., 55. Növényvédelmi Tudományos napok, Budapest, 2009
Sasvári Z, Hornok L, Posta K: The community structure of arbuscular mycorrhizal fungi in roots of maize grown in a 50-year monoculture., Biology and Fertility of Soils 47, 167-176., 2011
García-Martínez J, Ádám AL, Avalos J: Adenylyl cyclase plays a regulatory role in development, stress resistance and secondary metabolism in Fusarium fujikuroi., PLoS One 7(1):e28849, 2012
Ádám AL, Kohut G, Nagygyörgy E, Szűcs EP, Hornok L: A sejtfal-integritásért felelős Fvmpk2 MAP kináz gén inaktiválása caspofungin érzékenységet okoz Fusarium verticillioidesben., 56. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, 2010
Hornok L, Ádám AL: Stressz-válasz és másodlagos anyagcseretermékek termelése gombákban., A Magyar Mikrobiológiai Társaság 2010. évi Nagygyűlése, Keszthely, 2010
Nagy G, Pinter G, Kohut G, Adam AL, Trencsényi G, Hornok L, Bánfalvi G: Time-lapse analysis of cell death in mammalian and fungal cells., DNA and Cell Biology 29, 249-259., 2010
Ádám, A.L., García-Martínez, J., Szűcs, E.P., Avalos, J., Hornok, L.: The MAT1-2-1 mating type gene up-regulates photo-inducible carotenoid biosynthesis in Fusarium verticillioides., FEMS MIcrobiology Letters 318, 76-83., 2011
Bodor Á., Stubnya V., Ádám A.L., Hornok L.: A fény-jelátvitel szabályozása Fusarium verticillioidesben., 57. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, 2011
Bodor ÁM, Nagygyörgy ED, Hornok L: Inactivation of the mat1-2-1 mating type gene results in reduced asexual sporulation and con10 expression in Fusarium verticillioides., Acta Phytopathologica et Entomologica Hungarica 47, 7-15, 2012
Hornok, L., Posta, K.: Biopesticides and Biofertilizers., Plain Facts about GMOs – Hungarian White Paper. Eds.: Balázs, E., Dudits, D. and Sági, L. Barabás Zoltán Federation of Biotechnology, Szeged, pp. 71-74., 2011
Nagygyörgy ED, Hornok L, Ádám AL: Role of MAP kinase signaling in secondary metabolism and adaptation to abiotic/fungicide stress in Fusarium., In: Fungicides – Beneficial and Harmful Aspects. Ed.: Thajuddin, N., In TechWeb, Rijeka, pp. 167-178, 2011
Bodor ÁM, Stubnya V, Ádám AL, Láday M, Hornok L: The white collar complex is essential for sexual reproduction, but dispensable for conidiation and pathogenicity in Fusarium verticillioides., Acta Phytopathologica et Entomologica Hungarica 48, in press, 2013
Karányi Z, Holb I, Hornok L, Pócsi I, Miskei M: The fungal stress response database., Database, submitted, 2013
Nagygyörgy ED, Kohut G, Ádám AL, Hornok L: A sejtfal integritásááért felelős Fvmk2 MAPK gén szerepe a Fusarium verticillioides kaszpofungin-toleranciájában., A Magyar Mikrobiológiai Társaság Nagygyűlése, Keszthely, 2012




 

Events of the project

  
2010-02-18 10:01:25
Résztvevők változása



Back »