Project Part 3: LeafPatho-MBH

(Mildew - Mycorrhiza Helper Bacterium)

S. Schrey & M. Tarkka

Physiological and molecular responses of the oak Quercus robur L. to powdery mildew Microsphaera alphitoides and to Mycorrhiza Helper Bacterium Streptomyces AcH 505

Physiologische und molekulare Antworten der Eiche (Quercus robur L.) auf die Interaktion mit Eichenmehltau (Microsphaera alphitoides) und dem Mykorrhiza-Helfer-Bakterium Streptomyces AcH 505

In temperate ecosystems, the roots of most trees exist in association with ectomycorrhizal (EM) fungi. The resulting symbiosis has profound effects on the plant. The most frequently documented response is an improved nutritional status; however, other effects have been observed, including increased resistance to root pathogens. EM formation leads also to the formation of a distinct microbial community, and some of the EM associated microbes, so-called Mycorrhization Helper Bacteria (MHB), promote EM symbiosis formation. Global influences of MHB on the plant and how EM influence leaf pathogens have not yet been detailed. The major goals of this grant proposal are to understand how the common oak (Quercus robur L.) coordinates its physiological and molecular responses during the interactions with three naturally associated micro-organisms: the oak leaf pathogen powdery mildew Microsphaera alphitoides, a MHB and the EM fungus Piloderma croceum. The consequences of these treatments to clonal oak microcuttings will be monitored by Illumina RNA-Seq and qRT-PCR analyses and by carbon labelling experiments. Secondary goals are to investigate the impacts of mycorrhiza associated bacteria on plant resistance against root pathogens and leaf herbivores, on photosynthesis and assimilate partitioning.

Die Wurzeln der meisten Bäume der gemäßigten Zonen gehen eine Verbindung mit Ektomykorrhizapilzen ein. Die hieraus resultierende Symbiose übt einen großen Einfluss auf die Pflanze aus. Am häufigsten wurde ein verbesserter Ernährungsstatus der Pflanze dokumentiert, jedoch wurden auch andere Effekte beobachtet, so z.B. eine erhöhte Resistenz gegen Wurzelpathogene. Die Entwicklung einer Ektomykorrhiza führt des Weiteren zur Ausbildung einer spezifischen mikrobiellen Gemeinschaft. Einige dieser Bakterien, die die Ausbildung der Mykorrhiza fördern, werden als Mykorrhiza-Helfer-Bakterien (MHB) bezeichnet. Die Gesamteinflüsse der MHBs auf die Pflanze und der Mykorrhizabildung auf die pflanzliche Abwehr gegen Blattpathogene wurde bisher nicht detailliert untersucht. Die Hauptziele dieses Projektteils sind zu untersuchen, wie die Stieleiche (Quercus robur L.) die physiologischen und molekularen Antworten während der Interaktionen mit drei natürlicherweise vorkommenden Mikroorganismen koordiniert. Hierzu gehört der Erreger des Eichenmehltaus, Microsphaera alphitoides, ein MHB und der Ektomykorrhizapilz Piloderma croceum. Die Auswirkungen dieser drei Mikroorganismen auf Genregulation und Assimilatverteilung werden über RNA-Seq und qRT-PCR Analyse sowie durch Kohlenstoffmarkierung verfolgt. Nachfolgend sollen Mykorrhiza-assoziierte Bakterien bezüglich ihres Effektes auf die pflanzliche Resistenz gegen Wurzelpathogene und Blattherbivore, Photosynthese und Assimilatverteilung untersucht werden.