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Isolation and characterisation of new R-protein variants encoded at the barley Mla locus that specify resistance against the fungus powdery mildew


Seeholzer, Sabine. Isolation and characterisation of new R-protein variants encoded at the barley Mla locus that specify resistance against the fungus powdery mildew. 2009, University of Zurich, Faculty of Science.

Abstract

Summary The Mla locus in barley (Hordeum vulgare ssp. vulgare) contains a large number of alleles with distinct recognition specificities against isolates of the fungal pathogen powdery mildew (Blumeria graminis f. sp. hordei). Classical genetic studies have found more than 30 Mla specificities in different barley cultivars. Previously, only six Mla alleles have been isolated and characterised at the molecular level. We isolated and characterised 23 new Mla sequences designated as candidate MLA cDNAs using a PCR- based approach. Thus, Mla currently contains a total of 29 different variants. Functional activity was demonstrated for 13 of the 23 candidate MLA cDNAs. Four Mla sequences encoded N-terminal coiled-coil (CC) regions that differed significantly from the N- terminus conserved among the other 25 MLA proteins. The MLA proteins are highly polymorphic in the C-terminal LRR (leucine-rich repeat) domain. Investigation of this region revealed 30 positively selected sites that lie mostly in the variable x positions of the 15 LxxLxLxx motifs. As the LRR domain is possibly determining recognition specificity, the large diversity of MLA will help to precisely identify the sequence requirements for the detection of the pathogenic effector proteins. Zusammenfassung Der Mla-Locus von Gerste (Hordeum vulgare ssp. vulgare) besitzt eine grosse Anzahl an Allelen mit unterschiedlichen Spezifitäten gegen Pilzisolate von Gerstenmehltau (Blumeria graminis f. sp. hordei). Mit Hilfe von klassischen genetischen Studien wurden über 30 unterschiedliche Mla-Allele in verschiedenen Gerstensorten entdeckt. Bis anhin waren nur sechs Mla-Allele isoliert und auf molekularer Stufe charakterisiert worden. Wir haben 23 neue Mla-Sequenzen, die wir als MLA-cDNA-Kandidaten bezeichnen, mit einem PCR-basierten Ansatz isoliert und charakterisiert. Momentan besitzt Mla somit 29 unterschiedliche Varianten. Funktionelle Aktivität konnte für 13 der 23 MLA-cDNAs gezeigt werden. Vier Mla-Sequenzen kodierten N-terminale Coiled-coil-(CC-) Domänen, welche sich deutlich vom konservierten N-Terminus der restlichen 25 MLA-Proteine unterscheiden. Die MLA-Proteine sind in der C-terminalen LRR-Domäne (Leucine-rich repeat) hoch polymorph. Eine Untersuchung dieser Region ergab 30 positiv selektionierte Positionen, welche vorwiegend in den variablen x-Positionen der 15 LxxLxLxx-Motive liegen. Da die LRR-Domäne möglicherweise die Erkennunsspezifität bestimmt, wird die grosse Anzahl an isolierten Mla-Sequenzen helfen, die Sequenzanforderungen für die Erkennung der Effektorproteine des Pathogens genau zu identifizieren.

Abstract

Summary The Mla locus in barley (Hordeum vulgare ssp. vulgare) contains a large number of alleles with distinct recognition specificities against isolates of the fungal pathogen powdery mildew (Blumeria graminis f. sp. hordei). Classical genetic studies have found more than 30 Mla specificities in different barley cultivars. Previously, only six Mla alleles have been isolated and characterised at the molecular level. We isolated and characterised 23 new Mla sequences designated as candidate MLA cDNAs using a PCR- based approach. Thus, Mla currently contains a total of 29 different variants. Functional activity was demonstrated for 13 of the 23 candidate MLA cDNAs. Four Mla sequences encoded N-terminal coiled-coil (CC) regions that differed significantly from the N- terminus conserved among the other 25 MLA proteins. The MLA proteins are highly polymorphic in the C-terminal LRR (leucine-rich repeat) domain. Investigation of this region revealed 30 positively selected sites that lie mostly in the variable x positions of the 15 LxxLxLxx motifs. As the LRR domain is possibly determining recognition specificity, the large diversity of MLA will help to precisely identify the sequence requirements for the detection of the pathogenic effector proteins. Zusammenfassung Der Mla-Locus von Gerste (Hordeum vulgare ssp. vulgare) besitzt eine grosse Anzahl an Allelen mit unterschiedlichen Spezifitäten gegen Pilzisolate von Gerstenmehltau (Blumeria graminis f. sp. hordei). Mit Hilfe von klassischen genetischen Studien wurden über 30 unterschiedliche Mla-Allele in verschiedenen Gerstensorten entdeckt. Bis anhin waren nur sechs Mla-Allele isoliert und auf molekularer Stufe charakterisiert worden. Wir haben 23 neue Mla-Sequenzen, die wir als MLA-cDNA-Kandidaten bezeichnen, mit einem PCR-basierten Ansatz isoliert und charakterisiert. Momentan besitzt Mla somit 29 unterschiedliche Varianten. Funktionelle Aktivität konnte für 13 der 23 MLA-cDNAs gezeigt werden. Vier Mla-Sequenzen kodierten N-terminale Coiled-coil-(CC-) Domänen, welche sich deutlich vom konservierten N-Terminus der restlichen 25 MLA-Proteine unterscheiden. Die MLA-Proteine sind in der C-terminalen LRR-Domäne (Leucine-rich repeat) hoch polymorph. Eine Untersuchung dieser Region ergab 30 positiv selektionierte Positionen, welche vorwiegend in den variablen x-Positionen der 15 LxxLxLxx-Motive liegen. Da die LRR-Domäne möglicherweise die Erkennunsspezifität bestimmt, wird die grosse Anzahl an isolierten Mla-Sequenzen helfen, die Sequenzanforderungen für die Erkennung der Effektorproteine des Pathogens genau zu identifizieren.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Dudler Robert, Martinoia Enrico
Communities & Collections:UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:580 Plants (Botany)
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2009
Deposited On:18 Feb 2010 19:05
Last Modified:24 Sep 2019 16:43
Number of Pages:129
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod005909506&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

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