Dokument: Exploring the role of pipecolic acid in defence priming and inducible immunity in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.
| Titel: | Exploring the role of pipecolic acid in defence priming and inducible immunity in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. | ||||||||||||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=36395 | ||||||||||||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20151124-114117-0 | ||||||||||||||||
| Kollektion: | Dissertationen | ||||||||||||||||
| Sprache: | Englisch | ||||||||||||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | ||||||||||||||||
| Medientyp: | Text | ||||||||||||||||
| Autor: | M.Sc. Döring, Anne-Christin [Autor] | ||||||||||||||||
| Dateien: |
| ||||||||||||||||
| Beitragende: | Prof. Dr. Zeier, Jürgen [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Feldbrügge, Michael [Gutachter] | ||||||||||||||||
| Stichwörter: | plant immunity, SAR, priming, Pip, P.syringae, B.cinerea, H.arabidopsidis, G.orontii | ||||||||||||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 580 Pflanzen (Botanik) | ||||||||||||||||
| Beschreibungen: | Plants are capable to defend themselves against diverse microbial pathogens and can also establish a long-lasting protection of the whole plant body, called systemic acquired resistance (SAR), which provides elevated immunity against a variety of pathogens and primes plants for subsequent attacks. In this work, the molecular mechanisms of defence priming and its role in SAR, as well as the importance of pipecolic acid (Pip) in plant priming and immunity, were analysed in Arabidopsis thaliana. Evidence is provided that accumulation of the non-protein amino acid Pip, whose biosynthesis is catalyzed by the AGD2-LIKE DEFENCE RESPONSE PROTEIN 1 (ALD1), and its activation by the flavin-dependent monooxygenase FMO1 is essential for defence priming, as priming of gene expression is almost completely abolished in ald1 and fmo1 mutant lines. Moreover, a large number of genes primed for enhanced expression was found to be independent of salicylic acid (SA)-mediated signalling and could be classified according to their role in detoxification, defence signalling, defence metabolism, and cell wall-related processes. Pip was furthermore shown to be essential for primed expression of SA-dependent and -independent genes. Mitogen-activated protein (MAP) kinase signalling was previously implied as being essential for defence priming and SAR, but SAR, as well as Pip-induced resistance, and priming of gene expression were not significantly impaired in mpk3, mpk6, and mpk3 mpk6 mutant plants infected with Pseudomonas syringae pv. maculicola (Psm) bacteria. This thesis provides proof that Pip not only accumulates upon bacterial infection, but also after infection with the fungi Botrytis cinerea and Golovinomyces orontii, as well as the oomycete Hyaloperonospora arabidopsidis. Analysis of these diverse plant-microbe interactions led to the discovery of a number of so far unknown or uncommon metabolites, whose accumulation seemed to be in part very specific for each interaction. Furthermore, metabolite profiles differed strongly depending on the lifestyle of the infecting microbe. This work also shows that exogenously applied Pip is able to induce resistance in Col-0 and ald1 against the necrotrophic fungus B. cinerea and the biotrophic downy mildew H. arabidopsidis, but not the biotrophic powdery mildew G. orontii.Pflanzen sind nicht nur in der Lage, sich in Folge eines Angriffs durch verschiedene pathogene Mikroorganismen gegen diese zu verteidigen, sie können auch einen lang anhaltenden Schutz aufbauen, der sich auf den gesamten Pflanzenkörper erstreckt. Dieser Schutz wird als systemisch erworbene Resistenz (systemic acquired resistance; SAR) bezeichnet und rüstet die Pflanze gegen eine Vielfalt von Pathogenen. In dieser Arbeit wurden die Mechanismen des „defence priming“ und dessen Rolle in der SAR, sowie die Bedeutung der Pipecolinsäure (Pip) für dieses priming und die pflanzliche Abwehr untersucht. Es wird gezeigt, dass die ALD1-vermittelte Akkumulation der nicht-proteinogenen Aminosäure Pip und ihre Aktivierung durch die Flavin-abhängige Monooxygenase FMO1 essentiell für „defence priming“ ist, da das Priming der Genexpression in den Mutantenlinien ald1 und fmo1 fast komplett ausbleibt. Eine große Anzahl der Gene, die Priming zeigten, erwies sich in ihrer Expression als unabhängig von der Akkumulation von Salicylsäure (SA) und konnte außerdem den Kategorien „Detoxifizierung“, „Signalprozesse der Verteidigung“, „Aufbau von Verteidigungsrelevanten Metaboliten“, und „in Zellwand-Prozesse involviert“ zugeordnet werden. Außerdem konnte demonstriert werden, dass für ausgewählte SA-abhängige und –unabhängige Gene die Akkumulation von Pip unerlässlich für geprimte Expression ist. In einigen Veröffentlichungen wurde den Mitogen-aktivierten Protein (MAP) Kinase Signalkaskaden eine wichtige Rolle in der SAR und im Priming zugesprochen, jedoch zeigt diese Arbeit, dass die Mutantenlinien mpk3, mpk6, und mpk3 mpk6 weder in der SAR-Antwort, der Pip-induzierten Resistenz, oder der Primingantwort behindert sind, wenn sie mit P.syringae pv. maculicola Bakterien infiziert werden. Diese Dissertation liefert außerdem Beweise, dass Pip nicht nur nach Infektion mit Bakterien, sondern auch nach Infektion mit den Pilzen B. cinerea und G. orontii und dem Oomyceten H. arabidopsidis in infizierten Blättern akkumuliert. Pipecolinsäure ist ebenfalls fähig, Verteidigungsmechanismen gegen B.cinerea und H. arabidopsidis, jedoch nicht gegen G. orontii, zu aktivieren. Metabolitenanalysen nach Infektion von Arabidopsis Pflanzen mit diesen Pathogenen führten zur Entdeckung teils unbekannter Metabolite, deren Akkumulation relativ spezifisch für die einzelnen Interaktionen schienen. Auch ist das Profil der Metabolitenakkumulation stark abhängig vom Lebensstil des infizierenden Mikroorganismus. | ||||||||||||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | ||||||||||||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät | ||||||||||||||||
| Dokument erstellt am: | 24.11.2015 | ||||||||||||||||
| Dateien geändert am: | 24.11.2015 | ||||||||||||||||
| Promotionsantrag am: | 21.05.2015 | ||||||||||||||||
| Datum der Promotion: | 04.09.2015 |
