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Zusammenfassung:
Das Maispathogen Ustilago maydis kann nach Fusion zweier haploider Zellen kompatiblen Paarungstyps seine pathogene Entwicklung initiieren und ein Dikaryon bilden. Die Zell-Zell Erkennung beruht auf einem Pheromon/Rezeptor System. Das Pheromon-Signal wird durch ein MAP-Kinase Modul übertragen, was zur Aktivierung von Prf1 führt, einem essentiellen Regulator von sexueller und pathogener Entwicklung. Auf der Oberfläche von Zea mays wächst das Dikaryon filamentös, differenziert ein Appressorium und penetriert die Wirtspflanze. In dieser Arbeit wurden die Pflanzensignale, die für Filamentbildung und Differenzierung von Appressorien benötigt werden, charakterisiert. Mittels eines solopathogenen Stammes konnte gezeigt werden, dass unter in vitro Bedingungen Hydroxy-Fettsäuren die Filamentbildung durch Induktion der Pheromon-Genexpression stimulierten. Dieses Signal aktiviert das MAP-Kinase Modul. Die beobachteten Filamente waren morphologisch ununterscheidbar Konjugationshyphen. Kontakt zu einer hydrophoben Oberfläche induzierte ebenfalls Filamentbildung und diese Filamente ähnelten dem filamentösen Dikaryon auf der Blattoberfläche. Es konnte gezeigt werden, dass die Integration beider Pflanzensignale das MAP-Kinase Modul, die Anwesenheit der MAPK Crk1 sowie des Transkriptionsfaktors Prf1 voraussetzt. Mit Hilfe eines Markergens, das spezifisch in der Spitzenzelle von Filamenten exprimiert wird, die ein Appressorium differenzieren, konnte gezeigt werden, dass Hydrophobizität in vitro essentiell für die Appressorienbildung war. Hydroxy-Fettsäuren wirkten auf hydrophober Oberfläche induzierend auf die Frequenz der Appressorienbildung. Diese Ergebnisse zeigen, dass die frühe Phase der Kommunikation zwischen U. maydis und seiner Wirtspflanze Mais über Integration von zwei distinkten Stimuli erfolgt. Um zu untersuchen, welche Gene nach Kontakt mit hydrophober Oberfläche und Hydroxy-Fettsäure induziert werden, wurden Transkriptom-Analysen mittels des in vitro Systems durchgeführt. Ein signifikanter Anteil der induzierten Gene kodierte für putativ sekretierte Proteine, darunter einige mit Funktionen in der pilzlichen Zellwandmodifikation, Komponenten der Zellwand, Proteine mit enzymatischer Funktion und Proteine ohne Homologie zu bekannten Proteinen. Letztere stellen möglicherweise Effektoren für die Interaktion mit dem Wirt dar. Diese Ergebnisse zeigen, dass bereits während der pilzlichen Entwicklung auf der Pflanzenoberfläche ein molekularer Dialog zwischen U.maydis und seinem Wirt initiiert wird.

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