Das Projekt "Veränderung der Xenobiotika-Sensitivität des Maispathogens Colletotrichum graminicola durch modifizierte Sterolbiosynthese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur Allgemeiner Pflanzenbau, Ökologischer Landbau durchgeführt. Pflanzenpathogene Pilze müssen sich in modernen Agrar-Ökosystemen und während der Infektion von Pflanzen mit verschiedenen antifungalen Substanzen (Fungiziden, Phytoalexinen, Phytoanticipinen) auseinandersetzen. Während die Xenobiotika-Resistenz zunehmend an Bedeutung gewinnt, sind ihre molekularen Grundlagen bei pflanzenpathogenen Pilzen bisher unzureichend verstanden. Am Maispathogen Colletotrichum graminicola konnten wir mit Hilfe von Suppression Subtractive Hybridization und cDNA-Array ESTs von 14 Genen isolieren, deren Expression nach Applikation subletaler Konzentrationen eines Strobilurin-Fungizides signifikant erhöht war. Das am stärksten Strobilurin-responsive Gen (CgERG6) kodiert für ein Enzym der Ergosterolbiosynthese, die ?-24-Sterol-C-Methyltransferase. Die Bedeutung dieses Gens für die Sterol-Zusammensetzung der Plasmamembran und die Resistenz gegenüber Xenobiotika soll in diesem Projekt untersucht werden. Um die allgemeine Gültigkeit der Hypothese zu prüfen, dass die Sterol-Zusammensetzung in verschiedenen Pilzen Xenobiotika-responsiv ist, sollen die ERG6-Transkriptkonzentrationen und die Sterol-Muster der Plasmamembranen von C. graminicola, Magnaporthe grisea, Fusarium graminearum, Ustilago maydis und Aspergillus nidulans nach Applikation von Fungiziden und pflanzlichen antifungalen Metaboliten untersucht werden. Durch Inaktivierung und Überexpression von CgERG6 soll geprüft werden, ob die Veränderung der CgERG6 Expressionsrate die Sterol-Zusammensetzung der Plasmamembran und die Sensitivität von C. graminicola gegenüber Xenobiotika steuert. Die veränderte Sterol-Zusammensetzung der Plasmamembran kann direkt zu einer reduzierten Permeabilität für Xenobiotika führen oder indirekt über die Veränderung der Aktivität der Efflux Transporter die intrazellulären Konzentrationen dieser Verbindungen beeinflussen. Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen sollen in Kombination mit chemischen Inhibitoren von Efflux-Transportern eingesetzt werden, um den Zusammenhang zwischen Sterol-Zusammensetzung der Plasmamembran und aktivem Efflux Transport zu untersuchen.
Das Projekt "Al-Toxität und Siderophorenproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Al und Fe sind die dritt- bzw. viert-häufigsten Elemente in der Erdkruste. Unter Standardbedingungen (physiologischer pH-Bereich) ist deren Verfügbarkeit jedoch extrem niedrig, was angesichts der toxischen Eigenschaften des Al-Ions ein Glück, angesichts der Essenziellität von Fe für praktisch alle Lebewesen ein großes Handikap darstellt. Obwohl verschiedene Studien eindeutig Zusammenhänge zwischen den Al- und Fe-Metabolismen nachweisen konnten, haben nur sehr wenige Untersuchungen (die ausnahmslos an Bakterien durchgeführt wurden) diese Hinweise aufgegriffen und auch Siderophore in die Arbeiten mit einbezogen. Das ist umso erstaunlicher als andere Studien - die sich mit strukturellen Aspekten von Siderophoren beschäftigten - häufig stabile Komplexe zwischen Siderophoren einerseits und Al (aber auch Ga, Cu und Mo) andererseits aufzeigen konnten. Obwohl eindeutige Hinweise auf die Zusammenhänge zwischen Al-Toxizität und Siderophorenproduktion existieren, liegt keine einzige Studie vor, die systematisch verschiedene Siderophorentypen untersuchte. Sowohl freilebende als auch in der Symbiose Mykorrhiza vergesellschaftete Pilze spielen eine zentrale Rolle in jedem Boden und sind häufig auch als potente Siderophorenproduzenten bekannt. Trotzdem fanden Pilze in den ohnehin wenigen Studien, die sich mit Siderophoren und nicht-Fe-Metallen beschäftigten, keine Beachtung. Dies wirft einige Frage auf: 1. Wird die Qualität und/oder Quantität von pilzlichen Siderophoren durch die Al-Verfügbarkeit beeinflusst? 2. Sind die für Pilze toxischen Effekte von Al durch die Verfügbarkeit und Produktion von Siderophoren beeinflussbar? 3. Wird Al über die für Ferri-Siderophore vorgesehenen Aufnahmewege in die mikrobielle Zelle aufgenommen? Zur Untersuchung der erwähnten Fragestellungen werden die Pilze Penicillium sp. (für die Produktion von Ferrichrome), Neurospora crassa (für Coprogene), Aspergillus nidulans. (Fusarine) und Rhizopus microsporus (Rhizoferrine) verwendet werden, womit gleichzeitig gewährleistet ist, dass alle wichtigen Siderophore-Typen in der Untersuchung behandelt werden. An unserem Institut konnte in den letzten Jahrzehnten eine Vielzahl von Methoden zur Untersuchung des pilzlichen Wachstums, der pilzlichen Physiologie, der Siderophorenproduktion und von bio-metallurischen Fragestellungen etabliert werden. Diese Methoden werden zur Klärung der oben angesprochenen Fragen zur Anwendung kommen.
Das Projekt "Die Nitratverwertung in Pilzen: ein Modellsystem zur Untersuchung von Transkriptionsfaktoren und zellulären Abwehrmechanismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Department für Angewandte Pflanzenwissenschaften und Pflanzenbiotechnologie, Institut für Angewandte Genetik und Zellbiologie durchgeführt. Aspergillus nidulans hat sich als Modellsystem für das Verständnis der Nitratverwertung etabliert, und ist ferner in Pflanzen und Pilzen sehr ähnlich. Eine weiterführende Charakterisierung der Aktivatoren, die für die Anschaltung der entsprechenden Gene verantwortlich sind, ist geplant. Höchst interessant ist hierbei die Rolle eines der beteiligten Aktivatoren, für welchen auch eine Beteiligung am Umformen des Zellkern- Chromatingerüsts nachgwiesen wurde, und welcher sich zum Paradigma für die Bifunktionalität von DNA-bindenden Proteinen entwickeln könnte. Zu einem weiteren Schwerpunkt entwickelt sich sicher die Untersuchung und Entschlüsselung der Signalwege, die dem Pilz die Anwesenheit von Nitrat und/oder Ammonium in der Umgebung übertragen und zu einem spezifischen intrazellulären Aktivierungs- oder Inaktivierungsprogramm führen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung der Rolle von Stickoxid (NO) welches in Gegenwart von Sauerstoff intrazellulär zu Nitrat umgebaut wird. Da die Eigenschaften und Regulation der Stickoxidsynthase weder in Pilzen noch in Pflanzen auf molekularer Ebene bekannt sind, ist daher geplant, das entsprechende Gen aus A. nidulans zu isolieren und zu charakterisieren, um seine Rolle und Regulation zu untersuchen. Weiters ist geplant, die an A. nidulans erhaltene Information zu Verbesserung der pflanzlichen Schutzreaktionen ggü. Pathogenbefall zu nützen bzw. die positiven Interaktionen einer Pflanze mit ihren Pilzsymbionten (Mycorrhiza) besser zu verstehen.
Das Projekt "Regulation der Genexpression in Aspergillus nidulans" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Biochemische Technologie und Mikrobiologie durchgeführt.