Das Transkriptom von Pinus nigra unter dem Einfluss von Sphaeropsis sapinea

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Artikel aus einem Buch

200210216

Die europäische Schwarzkiefer (Pinus nigra J.F.Arnold) ist ein Nadelbaum mit großer wirtschaftlicher und ökologischer Bedeutung. Eine der größten Herausforderungen in der Waldbewirtschaftung von P. nigra ist die durch den Pilz Sphaeropsis sapinea (Fr.) Dyko & Sutton verursachte Pilzkrankheit, die zum Absterben der Triebspitzen und zum Absterben der Bäume führt. Das Verständnis der molekularen Reaktionen von P. nigra auf den Pilz blieb bisher unerforscht. Um dieses Pathosystem zu erforschen, wurden zweijährige getopfte Schwarzkiefernsämlinge zweier verschiedener Provenienzen (aus Österreich und Korsika) für ein Kontrollinfektionsexperiment verwendet.
Nadelproben wurden 3, 8 und 21 Tage nach der Inokulation (dpi) von beiden Probengruppen (Mock-Kontrollen und inokulierte Pflanzen) genommen. Für die Normalisierung der Expression wurden zwei Kandidaten-Referenzgenen (RGs): ACT und ATUB ausgewählt. 21 mit der Verteidigung von P. nigra zusammenhängende Transkripte wurden für die RT-qPCR-Analyse für alle Zeitpunkte selektiert. Eine Hauptkomponentenanalyse (PCA) aller Transkripte zeigte eine deutliche unterschiedliche Expression bei den mit 21 dpi geimpften Pflanzen, so dass dieser Zeitpunkt für eine RNA-Sequenzierung am interessantesten war. Nach der RNA-Seq wurden Sequenzen zunächst an das Genom von S. sapinea angeglichen und die verbleibenden Sequenzen dann an die Transkriptome von P. nigra und P. sylvestris angeglichen. Für P. sylvestris wurde eine bessere Alignment-Rate (85 %) als für P. nigra (53 %) erzielt. In beiden Fällen wurde jedoch eine klare Trennung zwischen den Kontrollproben und den geimpften Proben aus Österreich und Korsika beobachtet, wie von der RT-qPCR erwartet. Im Durchschnitt wurden 3147 Gene (43 % überexprimiert, 57 % unterexprimiert) differenziell exprimiert, und die GO- und KEGG-Annotation unterstrich die Aktivierung von mit der Pflanzenabwehr zusammenhängenden Stoffwechselwegen (Interaktion zwischen Pflanze und Pathogen, Signaltransduktion von Pflanzenhormonen, MAPK-Signalweg) und des Sekundärstoffwechsels (Terpenoide und Phenole betreffende Stoffwechselwege).