Das Metabolom von resistenten und anfälligen Weizensorten wird durch die Infektion von Zymoseptoria tritici unterschiedlich beeinflusst: eine DI-FT-ICR-Massenspektrometrie-basierte Metabolomics-Studie

Abstract

Einleitung

Ernteeinbußen durch Pilzkrankheiten stellen eine große Bedrohung für die weltweite Nahrungsmittelproduktion dar. Einer der verheerendsten Krankheitserreger bei Weizen ist Zymoseptoria tritici. Die mechanistischen Pilz-Wirt-Wechselwirkungen sind bisher kaum erforscht. Im Jahr 2020 konnten wir erste Mechanismen aufklären, doi: 10.1038/s41467-020-15633-x. Für die aktuelle Studie lautet die Arbeitshypothese, dass anfällige Weizensorten weniger oxidierte Flavonoide produzieren und nutzen können als resistente Sorten.

Methode

Vier Weizensorten wurden mit dem Pilzisolat IPO 323 beziehungsweise mit Wasser bepinselt. Blätter wurden 1, 3, 7, 10 sowie 14 Tage nach der Infektion entnommen, eingefroren, gefriergetrocknet, vermahlen und anschließend mit dem SIMPLEX-Protokoll extrahiert. Die Messung erfolgte mittels DI-FT-ICR-MS (Massenbereich 65-1000 m/z). Für die Datenauswertung wurden unter anderem LMER-Modelle in R erstellt.

Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigen, dass der Pilz auch in anderen anfälligen Sorten die Immunmetabolit-Synthese blockiert. Die Pflanzen produzieren weniger aktive Abwehrstoffe (z. B. Benzoxazinoide) und weitere sekundäre Pflanzenstoffe. Darüber hinaus wurden auch weniger Flavonoide sowie oxidierte Flavonoide gemessen.

Schlussfolgerung

Wir konnten nachweisen, dass Zymoseptoria tritici auch bei weiteren anfälligen Weizensorten die Immunantwort unterdrückt, um die Pflanze zu befallen. Zudem ließen sich Unterschiede in den Konzentrationen von oxidierten Flavonoiden und weiteren sekundären Pflanzenstoffen (wie Hydroxyzimtsäuren) zwischen anfälligen und resistenten Sorten feststellen.