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Projekte

Molekulare Mykologie und Mykoparasitismus
T.tip - Pilzparasitismus auf Einzelzellebene verstehen

Nekrotropher Pilzparasitismus der Gattung Trichoderma wird zur biologischen Bekämpfung (Biokontrolle) von pflanzenpathogenen Pilzen im Wurzelbereich von Feldfrüchten angewendet. Biokontrollpilze bieten entscheidende Vorteile gegenüber dem intensiven Einsatz von synthetischen Fungiziden im Hinblick auf die Gesundheit von Mensch, Tier und Pflanze, und können auf umweltverträgliche und nachhaltige Weise produziert und angewendet werden.
Das ‚Trichoderma‘ Projekt nutz einen neuartigen Ansatz um die Wirkungsweise von Pilzparasitismus auf Einzelzellebene genauer zu charakterisieren. Lebendzell-Mikroskopie und Software-gestützte, automatisierte Analyse der Bewegung eines sogenannten CRIB Markers ermöglichen die Identifizierung einzelner Pilzfäden (Hyphen), die chemotropisch auf Hyphen des Wirtspilzes zuwachsen. Analysen des Chemotropismus von Kleinstkolonien erlauben die Bestimmung der chemotropen Eigenschaften von isolierten Molekülen während der Wirtspilz-Erkennung.

Diese Studie wird neue Erkenntnisse im Hinblick auf folgende Fragen erbringen: (1) Chemoattraktion: in welchen Parasit-Wirtspilz Interaktionen ist gerichtetes Wachstum einzelner Hyphen ein entscheidener Faktor für den Angriffsmechanismus des parasitierenden Pilzes?, (2) Wirtspilz-Spezifität: welche Signalmoleküle erlauben es Trichoderma zwischen verschiedenen pflanzenpathogenen Wirtspilzen zu unterscheiden? und (3) Direkter Kontakt: unter welchen Bedingungen ist die Bildung von spezialisierten Infektionsstrukturen ein essentieller Bestandteil des Tötungsmechanismus? Der Quervergleich zwischen vier verschiedenen Trichoderma Arten und vier verschiedenen pflanzenpathogenen Wirtspilzen deckt einen weite Bereich landwirtschaftlich höchstrelevanter Pilz-Pilz Interaktionen ab, füllt bestehende Wissenslücken in unserem Verständnis des Angriffsprogramms von pilzparasitierenden Pilzen, und trägt schlussendlich zu einer größeren Marktverfügbarkeit von Biokontrollpilzen in der Zukunft bei.

 

CRIB reporter in T. atroviride. Montage of a time sequence showing hyphal avoidance between tips with the CRIB reporter recruited to the apices. The Spitzenkörper and apical crescents of activated GTPases are clearly visible (asterisk). Scale bar, 10µm.

 

CRIB Reporter in T. atroviride. Zeitraffer Montage der Ausweichreaktion zweier Hyphen, die den CRIB Reporter zum Spitzenkörper und der apikale Kappe der wachsenden Spitzen rekrutiert haben. Größenmarker, 10 µm. Zeitliche und räumliche Veränderungen der GTPase Aktivität in diesen Bereichen verfolgt und quantifiziert die TipTracker Software automatisch (siehe nächstes Bild).

TipTracker v.3 Software. Die von uns für Neurospora crassa entwickelte TipTracker Software (Lichius et al. 2014) wurde in Zusammenarbeit mit Prof. Mark Fricker, Universität Oxford für Trichoderma adaptiert und dahingehend erweitert, dass in der aktuellsten Version 3 Intensitätsveränderungen von CRIB Biosensoren in mehreren Hyphenspitzen innerhalb einer Zeitrafferaufnahme gleichzeitig automatisch erkannt und quantifiziert werden können

TipTracker v.3 Software. Die von uns für Neurospora crassa entwickelte TipTracker Software (Lichius et al., JCS 2014) wurde in Zusammenarbeit mit Prof. Mark Fricker, Universität Oxford für Trichoderma adaptiert und dahingehend erweitert, dass in der aktuellsten Version 3 Intensitätsveränderungen von CRIB Biosensoren in mehreren Hyphenspitzen innerhalb einer Zeitrafferaufnahme gleichzeitig automatisch erkannt und quantifiziert werden können.

Leading hyphae of T. atroviride respond with growth arrest upon first chemical contact to Botrytis. Montage of the hyphal interaction zone between T. atroviride (CRIB-GFP) and B. cinerea (cytoplasmic DsRed). The total width of the shown confrontation zone is 3mm. Only the two hyphae at the very right hand corner recruit CRIB to their tips (asterisks), and thus presumably have not yet come into chemical contact with the host. Scale bar, 500µm.

Leithyphen von T.atroviride reagieren mit Wachstumstop auf den ersten chemischen Kontakt zu Hyphen des Wirtspilzes Botrytis cinerea. Montage der Hyphen-Interaktionszone zwischen T. atroviride (CRIB-GFP) und B. cinerea (zytoplasmatisches DsRed). Die Gesamtbreite der dargestellten Konfrontationszone ist 3 mm. Nur die Hyphen am äußeren rechten Rand rekrutieren den CRIB Reporter zu den Spitzen (Sternchen), da sie noch nicht in chemischen Kontakt zum Wirt gekommen sind. Alle anderen Hyphen in der unmittelbaren Kontaktzone zeigen deutliche Anzeichen von Polaritätsstress ausgelöst durch die Abwehrantwort von B. cinerea. Größenmarker, 500 µm.

 Teammitglieder

Alexander LichiusAlexander Lichius, PI

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Dubraska Coromoto Moreno RuizDubraska Coromoto Moreno Ruiz

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LauraLaura Hackl

Internationale Kooperation
University of Oxford

Mark FrickerMark Fricker

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