Die Bedeutung von Myo5 für das polare Wachstum, die pathogene Entwicklung und den Transport polarer Chitinsynthasen in Ustilago maydis

Der phytopathogene Pilz Ustilago maydis ist der Erreger des Maisbeulenbrandes. Die Bildung des infektiösen dikaryotischen Filaments setzt die Fusion zweier kompatibler Sporidien voraus, die stimuliert durch das Pheromon des Partners Konjugationshyphen ausbilden, aufeinander zu wachse...

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Main Author: Weber, Isabella
Contributors: PD Dr. Gero Steinberg (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2004
Biologie
Subjects:
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Description
Summary:Der phytopathogene Pilz Ustilago maydis ist der Erreger des Maisbeulenbrandes. Die Bildung des infektiösen dikaryotischen Filaments setzt die Fusion zweier kompatibler Sporidien voraus, die stimuliert durch das Pheromon des Partners Konjugationshyphen ausbilden, aufeinander zu wachsen und miteinander fusionieren. Sowohl für den Kreuzungsprozess als auch für die erfolgreiche Infektion der Wirtspflanze ist die Fähigkeit des Pilzes, polar zu wachsen, von essentieller Bedeutung. Polares Wachstum erfordert die gerichtete Anlieferung von Wachstums- und Zellwandkomponenten entlang des Cytoskeletts zur Wachstumsspitze hin. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass das Klasse V Myosin, Myo5, für verschiedene Stadien des Pilzes während seines sexuellen Lebenszyklus von enormer Bedeutung ist. Myo5 ist essentiell für die erfolgreiche Perzeption des Pheromons und die Ausbildung von Konjugationshyphen. Auch das Wachstum dikaryotischer Hyphen ist in myo5ts-Mutanten gestört. Zudem zeigten myo5ts-Infektionshyphen deutliche Störungen des polaren Wachstums während der frühen Infektionsphase, was sich in der Ausbildung geschwollene Hyphenverzweigungen äußerte, und sie induzierten bereits bei permissiver Temperatur nur bei 2,7% der Pflanzen Tumore. Aufgrund der aus Vorversuchen resultierenden Erkenntnisse wurden Chitinsynthasen als mögliche ?Cargos? von Myo5 in Betracht gezogen und näher untersucht. Das Genom von U. maydis kodiert für sieben Chitinsynthasen (Chs1-7) und eine Myosin-Chitinsynthase (Mcs1). Sowohl die Phänotypen der Chitinsynthase-Deletionsstämme wurden näher analysiert, als auch in vivo Lokalisationsstudien der Chitinsynthasen durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass Dchs5- und auch Dchs7-Zellen ähnliche Zelltrennungsdefekte wie Dmyo5-Zellen sowie Störungen in der Ausbildung von Konjugationshyphen aufwiesen. Zudem führte die Deletion von chs7 zu einer starken Beeinträchtigung der Filamentbildung auf aktivkohlehaltigem Medium und der Pathogenität. Die Deletion von chs6 und mcs1 störte die Filamentbildung kompatibler Stämme nicht, resultierte allerdings in einer völligen Apathogenität. Ähnlich wie Myo5 lokalisierten die vier Chitinsynthasen Chs5, Chs6, Chs7 und Mcs1 in der Spitze wachsender Sporidien. Inhibitorversuche ergaben, dass die Lokalisation dieser polaren Chitinsynthasen von Aktin abhängt. Untersuchungen zur Lokalisation von Chs5, Chs6, Chs7 und Mcs1 in myo5ts-Mutanten zeigten eine deutliche Fehlverteilung von Chs7 in myo5ts-Mutanten nach einstündiger Inkubation bei restriktiver Temperatur. Durch den neu etabliertem in vivo Aktinmarker Fim1GFP konnte eine Störung des Aktin-Cytoskeletts als Ursache ausgeschlossen werden. Sowohl die phänotypischen Analysen als auch die Lokalisations- und Inhibitorstudien weisen deutlich auf eine Beteiligung von Myo5 an der Lokalisation von Chs7 hin.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2004.0285