Charakterisierung des Metaboloms sowie des GABA-shunts während der Weizenblüteninfektion von Fusarium graminearum

Während der Infektion des Rachisknotens von Weizen mit dem Fusarium graminearum Wildtyp-Stamm kommt es zur einer Induktion der DON-Bildung. Ebenso werden Stress-Metabolite, wie Putrescin und GABA, vermehrt gebildet. Apoptose-Metabolite und durch erhöhte ROS-Produktion geschädigte Metabolite liegen akkumuliert vor. Der Phenylpropanoid-Stoffwechsel ist induziert. Es kommt zu einer verringerten Syringyl-Lignin-Synthese. Ebenfalls werden Cellulose und die Hemicellulosen der pflanzlichen Zellwand vermehrt abgebaut. Die vermehrten Katabolismus-Prozesse führen zu einem Anstieg der Glycolyse und Metaboliten des TCA-Zyklus. Metaboliten der Pflanzenverteidigung, wie Dihydrojasmonsäure oder Riboflavin, werden während der Wildtyp-Infektion weniger gebildet. Die Unterdrückung der Jasmonat-Synthese könnte aktiv durch einen Anstieg der Ursolsäure von Pilzseite stattfinden. Die Aktivierung des Sesquiterpen-Stoffwechsel führt zu einer vermehrten Synthese der Gibbereline, die möglicherweise durch Induktion der α-Amylasen die Metabolisierung der Stärke einleiten. Neben Stärke werden die Triacylgylceride vermehrt metabolisiert. Die Konzentration der Zuckerverbindungen fällt ab. Der Energiebedarf steigt während der Infektion mit dem Wildtyp an und führt zu einer einem vermehrten Butanoat- und Aminosäure-Katabolismus. Während der Infektion mit dem Δtri5-Stamm kommt es nicht zu einem Absinken der Speicherstoffe, Zucker und Aminosäuren. Da kein DON synthetisiert wird, kommt es nicht zur Apoptose. Die Konzentration der ROS detoxifizierenden Metabolite steigt an und es kommt nicht zu oxidativen Stressschäden. Es sind keine Ab- und Umbauprozesse des Syringyl-Lignin sowie der Cellulose feststellbar. Zeitgleich kommt es zu einer vermehrten Synthese von Jasmonat und Riboflavin als Signalmoleküle der Pflanzenverteidigung. Die stärkere Induktion der Pflanzenverteidigung könnte daher durch beide Metabolite vermittelt werden. GABA als Metabolit kann als Kohlenstoff und Stickstoffquelle eingesetzt werden und steht in Verbindung mit dem TCA-Zyklus. Wird der GABA-shunt in F. graminearum ausgeschaltet, können sowohl die Polyamine als auch GABA nicht mehr verstoffwechselt werden. Dies resultiert in einer erhöhten Sensitivität gegenüber ROS-Stress und in einer geringeren Aktivität des TCA-Zyklus. In den ΔΔgta1;2-Mutanten wird die DON-Synthese in vitro sowohl mit Putrescin-Dihydrochlorid als auch mit GABA nicht mehr aktiviert. Durch Zugabe von (NH)4SO4 kann die DON-Synthese in den ΔΔgta1;2-Mutant