Vergleichende Transkriptomanalysen des Cydia pomonella granulovirus (CpGV) in sensiblen und resistenten Apfelwicklern (<em>Cydia pomonella</em>)

  • Diana Pietruska Institut für Biologischen Pflanzenschutz

Abstract

Baculoviren sind eine Gruppe insektenpathogener Viren, deren Wirtskreis Larven der Ordnungen der Lepidoptera, Hymenoptera und Diptera umfassen. Durch ihre hohe Wirtsspezifität eigenen sie sich als biologische Insektizide und stellen eine Alternative zu chemischen Pflanzenschutzmitteln dar. Das Cydia pomonella granulovirus (CpGV) ist ein wirtschaftlich bedeutendes Baculovirus, das im Obstanbau gegen den Apfelwickler (AW) Cydia pomonella eingesetzt wird. Im Jahr 2005 wurde erstmals eine Resistenz des Apfelwicklers gegen das Isolat CpGV-M, auf dem die meisten kommerziellen CpGV-Präparate basierten, dokumentiert (Resistenztyp I). Mittlerweile sind europaweit ca. 40 resistente Populationen des Apfelwicklers bekannt. Labor- und Feldversuche zeigten, dass andere CpGV-Isolate, wie z.B. CpGV-I12, diese Resistenz brechen können. Generell ist jedoch bisher nur wenig über den Verlauf der Infektion von CpGV in seinem Wirt bekannt.

Um einen Einblick in den zeitlichen Verlauf des CpGV in Apfelwicklerlarven zu erhalten, wurden perorale Infektionsversuche durchgeführt und die RNA aus dem Mitteldarm und Fettkörper gewonnen. Die hergestellten cDNAs wurden dann mittels PCR- und qPCR analysiert. Anhand von sechs Genen, welche die zeitlichen Genklassen „sehr früh“, „früh“, „spät“ und „sehr spät“ repräsentierten, wurde ein zeitliches Transkriptionsprofil der Infektion von CpGV-M im Mitteldarm und Fettkörper sensibler Apfelwicklerlarven (CpS) erstellt. Vergleichend dazu wurde ein zeitliches Transkriptionsprofil des Verlaufes der Infektion in resistenten Larven (CpRR1) mit CpGV-M und dem resistenz-brechenden Isolat CpGV-I12 durchgeführt. Dabei konnte ein sehr ähnlicher Transkriptionsverlauf der Infektion von CpS durch CpGV-M und CpRR1 durch CpGV-I12 beobachtet werden, was die Resistenzbrechung durch CpGV-I12 verifizierte.

Um ein Bild des globalen Transkriptoms zu erhalten, wurde ein CpGV-spezifischer Microarray entwickelt. Mit diesem wurde zunächst der Verlauf der Infektion von CpGV-M im Mitteldarm sensibler CpS- Larven untersucht. Die Transkriptionsdaten wurden anhand ähnlicher zeitlicher Profile in Bezug auf die jeweiligen Promotor-Motive und der Zugehörigkeit zu einer funktionellen (struc-, reg- und aux-Gen) Gengruppe, untersucht. Mittels einer k-means-Clusteranalyse konnten vier Cluster (A-D) anhand gemeinsamer Transkriptionsprofile im Mitteldarm gebildet werden. Weiterhin wurde ein starker Zusammenhang zwischen dem Erreichen der maximalen Transkription nach 72 Stunden nach Infektion (hpi) bei frühen reg- und aux-Genen, sowie dem Erreichen der maximalen Transkription nach 96 und 120 hpi bei späten struc- und aux-Genen beobachtet. Die Gentranskription von CpGV-M im Fettkörper sensibler Apfelwicklerlarven waren deutlich stärker als im Mitteldarm. Hier führte die k-means-Clusterung zur Bildung von vier, den Clustern A-D im Mitteldarm sehr ähnlichen, Clustern. Es konnten Gene identifiziert werden, die im Fettkörper verhältnismäßig stark, bzw. schwach transkribiert werden.

Die Untersuchung der Transkription von CpGV-M im Mitteldarm resistenter CpRR1-Larven zeigte, dass die Transkription hier tendenziell etwas früher als im Mitteldarm von CpS-Larven begann, jedoch kam es nach 24 hpi zu einem globalen Abbruch der Transkription von CpGV-M in CpRR1-Larven. Damit konnte nachgewiesen werden, dass CpGV-M in die Mitteldarmzellen von CpRR1 eindringen kann, die Transkription allerdings früh blockiert wird, was dann zu einem Abbruch des viralen Transkriptionsprozesses und damit zur phänotypischen Ausprägung der Resistenz führt

Veröffentlicht
2018-08-17
Ausgabe
Rubrik
Dissertation