Comparative analysis of the Maize Smut Fungi Ustilago maydis and Sporisorium reilianum

Die Maispflanze (Zea mays) ist Wirt für zwei engverwandte phytopathoge Pilze, Ustilago maydis und Sporisorium reilianum. Eine Infektion mit U. maydis führt zu mit Sporen gefüllten Gallen oder Tumoren an allen oberirdischen Teilen der Pflanze. S. reilianum infiziert junge Keimlinge, wächst systemisch und bildet Sporenlager in den Infloresenzen. Ziel dieser Arbeit ist die Identifizierung der Faktoren, welche die unterschiedlichen Infektionsspezifika zwischen beiden Pilzen erklären. Da S. reilianum dimorphisch ist, war es wichtig, die Paarungstyploci, die für die morphologischen Veränderungen grundlegend sind, zu identifizieren. S. reilianum hat wie U. maydis ein tetrapolares Paarungssystem. Interessanterweise zeigte eine molekulare Charakterisierung der Paarungstyploci, dass S. reilianum drei unterschiedliche a-loci bebesitzt, a1, a2 und a3. Jedes der a-loci kodiert für ein Rezeptor Gen und zwei Pheromon Gene. Eine funktionale Analyse ergab, dass ein Rezeptor nur durch ein Pheromon stimuliert werden kann, das auf einem anderen a Allel kodiert wird. Es wurden fünf b-Paarungstyploci von S. reilianum identifiziert und charakterisiert. Diese enthalten zwei divergent transkribierte offene Leserahmen, die für Untereinheiten eines Transkriptionsfaktors kodieren. In einem weiteren Versuch wurden anhand der amplifizierten Fragmentlängen Polymorphismen von cDNA (cDNA-AFLP) die Gen expressionsprofile von U. maydis und S. reilianum infizierten Maispflanzen verglichen. Dabei wurde ein Gen aus U. maydis, das für eine Nitrilase kodiert, als differentiell exprimiert identifiziert. Da eine Nitrilase den letzten Schritt der Auxin biosynthese katalysieren könnte, wurden U. maydis Deletionsmutanten, denen neben der Nitrilase auch die Acetaldehyd dehydrogenasen Iad1 und Iad2 fehlen, auf ihre Fähigkeit zur Auxinproduktion und Tumorbildung untersucht. In vitro Auxinmessungen zeigten eine drastische Reduktion der Auxinproduktion der dreifach Deletionsmutanten. Pflanzeninfektionsexperimente zeigten, dass die Fähigkeit zur Tumorinduktion der Dreifachmutanten nicht beeinträchtigt war. Die Fähigkeit von U. maydis Auxin zu produzieren, scheint nicht mit seiner Fähigkeit Tumore zu induzieren verbunden zu sein.