titel - UGent

Analyse van verdedigingsreacties bij de nodulatie van
Sesbania Rostrata
Promotor: Prof. Dr. M. Holsters
Begeleiding: Dr. F. Van Gijsegem
Situering van het onderwerp
Gedurende de interactie met pathogene organismen, gaan planten een complexe
respons vertonen die bestaat uit verschillende componenten waaronder necrotische
celdood en de activatie van verdedigingsfuncties. Bij de symbiose tussen een
rhizobium bacterie en een legumineuze waardplant is er eerder een samenwerking
tussen de twee partners en een gecontroleerde invasie van de microsymbiont waarbij
echter wel een subset van verdedigingsresponsen te pas komt die te maken hebben
met het inperken van de kolonisatie van de plantenweefsels. De plant oefent een
controle uit op het invasiegedrag van de bacterie. De moleculaire basis van dit
controlemechanisme zal worden bestudeerd en worden vergeleken met de reacties bij
pathogeen respons. Het onderwerp van de studie is de legumineuze plant Sesbania
rostrata die ter hoogte van adventief wortelprimordia op de stengel genoduleerd
wordt door de bacterie Azorhizobium caulinodans. Bij inoculatie van diezelfde
adventiefwortel primordia met de pathogene bacterie Ralstonia solanacearum, treedt
een uitgesproken verdedigingsrespons op. Genen die opgereguleerd worden bij de
vroege stadia van de twee types van interacties worden afgezonderd en hun
expressiepatronen worden vergeleken. De secundaire signalen (ethyleen, reactieve
zuurstof species, hormonen) die betrokken zijn bij het opwekken van de respons
worden geïdentificeerd. Penetratie en micro-colonisatie van de bacteriën worden
gevolgd aan de hand van microscopische technieken.
Doelstelling
We willen een vergelijking maken van en de mogelijke analogieën opsporen tussen de
vroege stadia van een symbiotische en een pathogene interactie ter hoogte van
eenzelfde “target" van een plant. Met dit project willen we meer specifiek de vraag
stellen of typische verdedigingsfuncties voor pathogeen respons bij de symbiose
opgereguleerd of eerder onderdrukt worden.
Methodologie en technieken
Pathogeniciteits- en nodulatietesten
Eiwit gels, Western blots
Lichtmicroscopie, fluorescentie microscopie, gebruik van GFP, immunolocalisatie
RNA-bereiding, RT-PCR
De rol van gecontroleerde celdood bij de bacteriële
invasie tijdens de nodulatie op Sesbania Rostrata
Promotor: Prof. Dr. M. Holsters
Begeleiding: Dr. R. Mathis
Situering van het onderwerp
De symbiotische interactie tussen de tropische legumineus Sesbania rostrata en de
bacterie Azorhizobium caulinodans resulteert in de vorming van nodulen op de
wortels en de stengel van de gastheerplant. In deze nieuwe plantenorganen huizen de
bacteriën en fixeren ze stikstof. Niet alleen uit landbouwkundig belang maar tevens
als bijzonder voorbeeld van orgaanontwikkeling wordt deze symbiose grondig
bestudeerd. De Nod factor, een door de bacterie geproduceerd
lipochitoöligosaccharide, is de hoofdschakelaar die het nodulevormingsproces in de
plant induceert.
De bacteriën invaderen de plant via een intercellulaire mechanisme waarbij als eerste
stap tijdens de invasie infectiepockets gevormd worden. Deze pockets zijn
intercellulaire ruimtes die gevuld zijn met bacteriën en Nod factoren zijn
noodzakelijke signalen voor hun onstaan. Onlangs werden symptomen van celdood
waargenomen tijdens de vorming van de infectiepockets.
In het voorgesteld project gaan we op zoek naar de plantensignalen die nodig zijn
voor de ontwikkeling van infectiepockets. Hiervoor zal een farmacologische
benadering in combinatie met moleculaire biologie gebruikt worden en zal een
cytologische analyse van het celdood fenomeen gebeuren.
De student zal de expressie van een aantal moleculaire nodulatiemerkers nagaan bij de
behandeling van de S. rostrata planten met agonisten of antagonisten van
signaaltransductie wegen betrokken bij nodule-initiatie. Daarbij zal de student nog
verschillende technieken leren voor de detectie van celdood in plantenmateriaal.
Methodologie en gebruikte technieken
DNA/RNA analyse : RNA bereiding, RT-PCR, PCR, hybridisatie (radioactief/niet
radioactief)
Farmacologie : behandeling van planten met verschillende hormonen en andere
verbindingen
Microscopie : weefselfixatie, Technovit embedding, coupes maken, kleuren van
coupes