Pflanzen-Immunologie - Cheatsheet.pdf

Mechanische Barrieren in Pflanzenabwehr (Zellwände und Cuticula)

Definition:

Mechanische Barrieren in Pflanzen umfassen Zellwände und Cuticula und dienen als erste Verteidigungslinie gegen Pathogene und physische Schäden.

Details:

• Zellwände: Bestehen aus Zellulose, Hemizellulose und Pektin; bieten strukturelle Unterstützung und physische Barriere.
• Cuticula: Wachsartige Schicht auf der Epidermis; verhindert Wasserverlust und Eindringen von Krankheitserregern.
• Zellwandverstärkungen: Deposition von Kallose und Lignin an Infektionsstellen; verursacht Verhärtungen.
• Induzierte mechanische Barrieren: Bildung von Papillae unterhalb der Cuticula als Reaktion auf Pathogenangriffe.

Erkennung von Pathogen-assoziierten molekularen Mustern (PAMPs)

Definition:

Erkennung spezifischer Molekülmuster (PAMPs), die häufig auf Pathogenen vorkommen, durch pflanzliche Rezeptoren (PRRs)

Details:

• PAMPs sind evolutionär konservierte Moleküle
• Erkennung durch Pattern-Recognition Receptors (PRRs)
• Aktivierung der PAMP-Triggered Immunity (PTI)
• PTI führt zu Basalresistenz gegenüber Pathogenen
• Beispiele für PAMPs: Flagellin, Lipopolysaccharide
• PRRs sind meist Membranproteine wie FLS2 (erkennt Flagellin)

Signaltransduktionswege in der pflanzlichen Abwehr

Definition:

Signaltransduktionswege in der pflanzlichen Abwehr spielen eine zentrale Rolle bei der Erkennung und Abwehr von Pathogenen.

Details:

• Erkennung von Pathogenen durch PRRs (pattern recognition receptors).
• Aktivierung der MAP-Kinase-Kaskade.
• Produktion von reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und Ca²⁺-Signale.
• Expression von Abwehrgenen und Produktion von Phytoalexinen.
• Salicylsäure (SA)-, Jasmoninsäure (JA)- und Ethylen (ET)-abhängige Signalwege.

Effektorproteine von Pathogenen

Definition:

Von Pathogenen produzierte Proteine, die Funktionen des Wirtsmodulation beeinflussen, um Infektionserfolg zu sichern.

Details:

• Unterdrücken oder umgehen Pflanzenimmunantwort
• Können in pflanzliche Zellen eindringen
• Manipulieren zelluläre Prozesse für Krankheitsetablierung
• Kommen in vielfältigen modifizierten Formen vor
• Wichtige Ziele für Pflanzenzüchtung und Schutzmaßnahmen

Genetische Regulation pflanzlicher Immunantworten

Definition:

Regulierung von Genen und Signalwegen, die Abwehrmechanismen in Pflanzen steuern.

Details:

• PRRs (Pattern Recognition Receptors) erkennen Pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs).
• Signalkaskaden aktivieren MAP-Kinasen (Mitogen-aktivierte Proteinkinasen).
• Transkriptionsfaktoren wie WRKY und NPR1 regulieren Genexpression.
• Salicylsäure (SA) und Jasmonat (JA) sind Schlüsselhormone.
• Effektoren von Pathogenen unterdrücken Immunantworten (ETI: Effector-Triggered Immunity).
• Induzierte lokale und systemische Resistenz (SAR: Systemic Acquired Resistance).

Rolle der Mikrobiota in Pflanzen-Pathogen-Interaktionen

Definition:

Mikroorganismen in und um Pflanzen beeinflussen die Abwehrmechanismen der Pflanze gegen Pathogene.

Details:

• Mikrobiota umfassen Bakterien, Pilze, Viren und andere Mikroorganismen.
• Fördern Pflanzenwachstum und Gesundheit durch Nährstoffbereitstellung und Schutz vor Pathogenen.
• Beeinflussen Pflanzenimmunität durch Induktion von Systemischer Resistenz (ISR).
• Mikrobielle Gemeinschaften können Konkurrenz um Nährstoffe und Nischen bilden, wodurch das Wachstum von Pathogenen gehemmt wird.
• Einfluss auf Signalmoleküle der Pflanze wie Jasmon- und Salicylsäure.

Epigenetische Modulation von Abwehrgenen

Definition:

Steuerung der Genexpression von Abwehrgenen durch epigenetische Mechanismen wie DNA-Methylierung und Histon-Modifikation.

Details:

• DNA-Methylierung: Methylgruppen an Cytosin-Basen; meist Gen-Silencing.
• Histon-Modifikation: Acetylierungen, Methylierungen an Histontails; beeinflussen Chromatin-Struktur.
• Transkriptionsregulation: Epigenetische Marker beeinflussen die Bindung von Transkriptionsfaktoren.
• Umweltinduktion: Abwehrgenaktivität kann auf Umweltstressoren wie Pathogene reagieren.
• Vererbung: Epigenetische Marker können an Nachkommen weitergegeben werden.

Anwendung von CRISPR/Cas zur genetischen Manipulation in der Pflanzenimmunologie

Definition:

Verwendung von CRISPR/Cas zum gezielten Verändern von Genen zur Verbesserung der Pflanzenabwehrmechanismen gegen Pathogene.

Details:

• CRISPR/Cas ermöglicht präzise Genomeditierung.
• Unterstützt Erforschung und Verbesserung von Resistenzgenen.
• Gezielte Mutationen einführen oder Gene deaktivieren (Gene Knockout).
• CRISPR/Cas9 - häufig verwendetes System.
• Anwendung u.a. bei Modellpflanzen wie Arabidopsis thaliana.
• Kombination mit anderen Techniken wie RNA-Seq zur Identifizierung relevanter Gene.
• Erhöhung der Effizienz und Spezifität durch Optimierung von Guide-RNAs.
• Regulatorische und ethische Aspekte berücksichtigen.