Mikroben & Immunität

Während wir die biochemischen Mechanismen von pflanzlicher Immunität schon detailliert verstehen, wissen wir noch sehr wenig darüber, wie Planzenpolulationen mit Pathogenen und anderen Mikroben in der Natur interagieren.
 

Die meisten Arten weltweit sind Parasiten, und Pflanzenparasiten sind allgegenwärtig. Ein mangelndes Verständnis dafür, welche Parasiten die Vielfalt des Immunsystems in natürlichen Populationen vorantreiben und welche Wirtspflanzen wiederum die Vielfalt der Parasiten bestimmen, hat bislang die Forschung verlangsamt. Wir sammeln auf Exkursionen Proben wildlebender Organismen und bestimmen so mit Hilfe von Genomsequenzierung und Pathogentests die Rolle lokaler Anpassungen bei Interaktionen zwischen Pflanzen und Pathogenen.

Gestützt werden diese Bemühungen durch die wachsende Zahl vollständiger Genomassemblierungen, sowohl von Pflanzen, insbesondere Arabidopsis thaliana, als auch von Krankheitserregern. Dadurch zeichnet sich allmählich ein hochkomplexes Bild von Variationen an Immunrezeptoren des Wirts und auf sie angepasste Pathogeneffektoren. Parallel dazu entwickeln wir High-Throughput-Methoden, die direkt erkennen lassen, welche Pathogeneffektorvarianten von welchen Wirtsrezeptorvarianten erkannt werden können.

In einem orthogonalen Ansatz versuchen wir die Rolle von Assemblagen aus pathogenen und nicht-pathogenen Mikroben bei der Besiedlung von Pflanzen durch mikrobielle Gemeinschaften zu verstehen. Dieses Projekt wird durch einen ERC Synergy Grant unterstützt, den wir gemeinsam mit den Forschungsgruppen von Fabrice Roux in Toulouse und Joy Bergelson in New York erhalten haben.

• Koevolution von Arabidopsis und ihren Pathogenen
• Mikrobiomanalysen in natürlichen Pflanzenpopulationen
• Auswirkung der Zusammensetzung des Mikrobioms auf die Besiedlung von Pflanzen durch Krankheitserreger

Kooperationspartner*innen

• Joy Bergelson, NYU, USA
• Jane Parker, Max-Planck-Institutfür Pflanzenzüchtungsforschung, Köln
• Fabrice Roux, CNRS, Frankreich

Publikationen

Karasov, T. L., Almario, J., Friedemann, C., Ding, W., Giolai, M., Heavens, D., Kersten, S., Lundberg, D. S., Neumann, M., Regalado, J., Neher, R. A., Kemen, E., and Weigel, D. (2018) Arabidopsis thaliana and Pseudomonas pathogens exhibit stable associations over evolutionary time scales. Cell Host Microbe 24, 168-179.

Li, L., Habring, A., Wang, K., and Weigel, D. (2020) Atypical resistance protein RPW8/HR triggers oligomerization of the NLR immune receptor RPP7 and autoimmunity. Cell Host Microbe 27, 405-417.

Lundberg, D. S., Na Ayutthaya, P. P., Strauß, A., Shirsekar, G., Lo, W.-S., Lahaye, T., and Weigel, D. (2021) Host-associated microbe PCR (hamPCR) enables convenient measurement of both microbial load and community composition. eLife 10, e66186.

Shalev, O., Karasov, T., Lundberg, D. S., Ashkenazy, H., Na Ayutthaya, P. P., and Weigel, D. (2022) Protective host-dependent antagonism among Pseudomonas in the Arabidopsis phyllosphere. Nat. Ecol. Evol. 6, 383-396