Növényi programozott sejthalál gátlás hatása a biotróf és nekrotróf kórokozókkal szembeni rezisztenciára
Title in English
Effects of programmed cell death inhibition in plants on disease resistance to biotrophic and necrotrophic pathogens
Keywords in Hungarian
programozott sejthalál, BAX inhibitor 1, biotróf és nekrotróf növénykórokozók, vírus és baktérium növénykórokozók
Keywords in English
programmed cell death, BAX inhibitor 1, biotrophic and necrotrophic plant pathogens, viral and bacterial plant pathogens
Discipline
Crop protection (Council of Complex Environmental Sciences)
40 %
Ortelius classification: Crop protection
Plant pathology, molecular plant pathology (Council of Complex Environmental Sciences)
30 %
Plant pathology, molecular plant pathology (Council of Complex Environmental Sciences)
30 %
Panel
Complex agricultural sciences
Department or equivalent
Plant Protection Institute, HAS
Participants
Bacsó, Renáta Gullner, Gábor Kátay, György Künstler, András Manninger, Sándorné Viczián, Orsolya
Starting date
2011-02-01
Closing date
2015-01-31
Funding (in million HUF)
2.305
FTE (full time equivalent)
5.21
state
closed project
Summary in Hungarian
A programozott sejthalál (PCD) a növényi növekedésben és a stresszek elleni védekezésben (pl. kórokozó fertőzések) játszik szerepet. Korábbi kutatások szerint egy árpa PCD szuppresszor, a BAX inhibitor 1 (BI-1) túltermeltetése a nekrotróf Fusarium graminearum fertőzésekor fokozott mértékű rezisztenciát, míg a biotróf árpa lisztharmat (Blumeria graminis f.sp. hordei) fertőzésekor fokozott fogékonyságot okoz. A pályázat egyik fő célja tisztázni, hogy a BI-1 fehérjét túltermelő transzgenikus árpa- és dohány növények hogyan reagálnak baktérium- és vírus fertőzésekre valamint nem-gazda rezisztenciát kiváltó kórokozókra, erről ugyanis jelenleg alig vannak ismereteink. Megvizsgáljuk továbbá, hogy a transzgenikus BI-1 növények valóban rezisztensebbek-e a nekrotróf- és fogékonyabbak-e a biotróf kórokozókkal szemben? Kérdés, hogy ezek a növények hogyan reagálnak egyes gazdaságilag jelentős nekrotróf (pl. Bipolaris sorokiniana, Botrytis cinerea) és biotróf (pl. Puccinia hordei, Golovinomyces orontii) gomba kórokozókra? Tisztázandó az is, hogy a transzgenikus BI-1 árpa képes-e fokozott mértékben ellenállni egy Közép-Európában nemrég megjelent nekrotróf gomba, a Ramularia collo-cygni, fertőzésének? A BI-1 túltermelés PCD-re gyakorolt biokémiai hatásának vizsgálatához standard módszerekkel kívánjuk mérni a sejthalál és az ún. „DNA laddering”, egy tipikus PCD-marker, mértékét valamint a PCD-vel kapcsolatos enzimaktivitás- és génexpresszió változásokat. A pályázat keretében tervezett kutatás eredményei a közeljövőben felhasználhatók a rezisztencia-nemesítésben, ahol igen fontos a kapott betegség rezisztencia olyan káros mellékhatásainak figyelembevétele, mint pl. a biotróf kórokozókkal szembeni fokozott fogékonyság.
Summary
Programmed cell death (PCD) is involved in the regulation of plant development and responses to environmental stresses like e.g. pathogen infection. Previous research has shown that overexpression of a PCD suppressor, BAX inhibitor 1 (BI-1), in barley renders plants more susceptible to the biotrophic barley powdery mildew fungus (Blumeria graminis f.sp. hordei) while confers increased resistance to the necrotrophic Fusarium graminearum. Currently it is largely unknown how transgenic plants that overexpress BI-1 react to bacterial and viral diseases and pathogens that elicit non-host resistance, therefore, this is one of the main aims of the proposal. In addition, we will investigate if transgenic BI-1 barley and tobacco are indeed generally more resistant to necrotrophic pathogens while more susceptible to biotrophic pathogens? We will use these transgenic plants to assess their reactions to economically important necrotrophic (e.g. Bipolaris sorokiniana, Botrytis cinerea) and biotrophic (e.g. Puccinia hordei, Golovinomyces orontii) fungal pathogens. In particular, we will investigate the degree of resistance of BI-1 overexpressing transgenic barley to Ramularia collo-cygni, a new necrotrophic fungus of emerging importance in Central Europe. To assess the biochemical effects of BI-1 overexpression on PCD development in plants, cell death and DNA laddering, a typical hallmark of PCD, as well as enzymatic activities and gene expression changes relevant to programmed cell death regulation will be assessed by standard methods. This type of research has important implications in breeding disease resistant crop varieties where unwanted side effects of the obtained resistance (e.g. increased susceptibility to biotrophs) must be taken into account.
