Projektgruppen

8-1.2 | GENOMISCHE ADAPTATION VON PATHOGENEN OOMYCETEN

Projektleiter:
Prof. Dr. Marco Thines

Oomyceten sind nur wenigen bekannt und doch gibt es sie auf der ganzen Welt. Sie haben verschiedene Spezies unter verschiedensten Klimabedingungen hervorgebracht und finden sich in Wüsten und Regenwäldern, in arktischen und gemäßigten Regionen, sowohl terrestrischen, limnischen und marinen Lebensräumen. Sie haben unterschiedlichste Lebensstrategien entwickelt – einige sind spezialisierte Saprophyten, andere sind Parasiten von Tieren, Pilzen, Pflanzen, Algen oder Diatomeen. Einige der Pflanzenpathogene haben einen so hohen Grad an Anpassung an ihre Wirte erreicht, dass eine Infektion nicht mehr mit bloßem Auge festgestellt werden kann. Diese leben in engster Wechselbeziehung mit ihren Wirten.

Pflanzenpathogene Oomyceten sind oft an bestimmte Witterungsbedingungen gebunden und verursachen jährlich direkte und indirekte Verluste in Milliardenhöhe. Zu den Wirten dieser Arten gehören Kartoffeln, Mais, Sorghum, Hirse, Salat, Kakao, Zuckerrohr, Senf, Paprika und Zwiebeln. Nur ein Bruchteil ihrer tatsächlichen Biodiversität ist bislang entdeckt worden – trotz ihrer Wirtschaftlichen Bedeutung – und neue Arten, Gattungen und sogar Familien warten auf ihre Entdeckung. Insbesondere die biotrophen Oomyceten haben eine große Vielfalt hervorgebracht, und bislang unbekannte Arten, die durch den globalen Handel verschleppt werden stellen ein ernst zu nehmendes Risiko for die Landwirtschaft und den Zierpflanzenbau dar.

Die Forschung in unserer Arbeitsgruppe umfasst ein weites Spektrum an Disziplinen und Spezialisierungen und beinhaltet Zellbiologie, Ökologie, Evolutionsbiologie, Genomik und Phytopathologie der Oomyceten. Darüber hinaus beinhaltet sie die Entwicklung und Anwendung von Methoden, um die genetische Information aus biologischen Archiven (insbesondere Herbarien) nutzbar zu machen.

Es ist unser Ziel, einen tieferen Einblick in die evolutionären Prozesse zu erhalten, welche die Diversität und biotische Interaktion der Oomyceten geformt haben und auf dieser Basis zu untersuchen, welchen Einfluss das Klima dabei hat. Viele Oomyceten zeigen Anpassungen an bestimmte Klimate und Temperaturbedingungen, und bei Pflanzenpathogenen ist die Symptomausprägung oft abhängig von Witterungsbedingungen, was für Voraussagemodelle genutzt wird. Unsere Forschung bietet daher die Basis, um die die Reaktion dieser wenig bekannten, doch bedeutsamen, Gruppe von Organismen im Zuge des Klimawandels verstehen zu können.

Im Rahmen unserer Forschung arbeiten sind wir mit international herausragenden Forschergruppen vernetzt und kooperieren mit Wissenschaftlern aus der ganzen Welt, insbesondere aus Nordamerika, Australien, Ostasien und Europa. 

Team

Dr. Youngjoon Choi, Wissenschaftler
Dr. Suchita Patel, Wissenschaftlerin
Dr. Sabine Telle, Wissenschaftlerin
Leila Kachour, Doktorandin
Bagdevi Mishra, Doktorandin
Bora Nam, Doktorandin
Lisa Nigrelli, Doktorandin
Rahul Sharma, Doktorand
Ali Tahir, Doktorand
Xiaojuan Xia, Doktorandin

Publikationen

Baxter, L., Tripathy, S., Ishaque, N., Boot, N., Cabral, A., Kemen, E., Thines, M., et al. (2010) : Signatures of Adaptation to Obligate Biotrophy in the Hyaloperonospora arabidopsidis Genome. - Science, vol. 330, 1549-1551, DOI: 10.1126/science.1195203 

Choi, Y.-J., Thines, M., Runge, F., Hong, S.-B., Telle, S. & H.D. Shin (2011) : Evidence for high degrees of specialisation, evolutionary diversity, and morphological distinctiveness in the genus Bremia. - Fungal Biology 115(2): 102-111. 

Choi, Y.-J. & M. Thines (2011) : Morphological and molecular confirmation of Albugo resedae (Albuginales; Oomycota) as a distinct species from A. candida. - Mycological Progress 10(2): 143-148.

Choi, Y.-J., Shin, H.-D., Ploch, S. & M. Thines (2011) : Three new phylogenetic lineages are the closest relatives of the widespread species Albugo candida. - Fungal Biology 115(7): 598–607.

Choi, Y.-J., Thines, M. & H.-D. Shin (2011) : A new perspective on the evolution of white blister rusts: Albugo s.str. (Albuginales; Oomycota) is not restricted to Brassicales but also present on Fabales. - Organisms Diversity & Evolution 11(3): 193-199.

Choi, Y.-J., Thines, M., Han, J.-G. & H.-D. Shin (2011) : Mitochondrial phylogeny reveals intraspecific variation in Peronospora effusa, the spinach downy mildew pathogen. - The Journal of Microbiology 49(6): 1039-1043.

Choi, Y.-J., Thines, M., Tek, M.P. & H.-D. Shin (2012) : Morphological evidence supports the existence of multiple species in Pustula (Albuginaceae, Oomycota). - Nova Hedwigia 94: 181-194.

Choi, Y.J., Han, K.S., Park, Y.H. & H.D. Shin (2014) : First Report of White Blister Rust Caused by Albugo candida on Wasabi in Korea. - Plant Disease, DOI: 10.1094/PDIS-12-13-1259-PDN

Glynou, K., Ali, T., Buch, A.K, Kia, S.H., Ploch, S., Xia, X, Celik, A., Thines, M & J.G. Macia-Vicente (2015) : The local environment determines the assembly of root endophytic fungi at a continental scale. - Enviromental Microbiology, doi:10.1111/1462-2920.13112.

Guerrero, Y., Hofmann, T.A., Williams, C., Thines, M. & M. Piepenbring (2011) : Asterotexis cucurbitacearum, a poorly known pathogen of Cucurbitaceae new to Costa Rica, Grenada and Panama. - Mycology 2: 87-90.

Hulvey, J., Telle, S., Nigrelli, L., Lamour, K. & M. Thines (2010) : Salisapiliaceae - A new family of oomycetes from marsh grass litter of southeastern North America. - Persoonia 25: 109–116.

Lamour, K.H., Mudge, J., ... Sharma, R. et. al. (2012) : Genome sequencing and mapping reveal loss of heterozygosity as a mechanism for rapid adaptation in the vegetable pathogen Phytophthora capsici. - Molecular Plant-Microbe Interactions 25: 1350-1360.

Levesque, C.A., Brouwer, H., Cano, L., Hamilton, J.P., Holt, C., Huitema, E., Raffaele, S., Robideau, G.P., Thines, M., Win, J., Zerillo, M.M., Beakes, G.W., Boore, J.L., Busam, D., Dumas, B., Ferriera, S., Fuerstenberg, S.I., Gachon, C.M., Gaulin, E., Govers, F., Grenville-Briggs, L., Horner, N., Hostetler, J., Jiang, R.H., Johnson, J., Krajaejun, T., Lin, H., Meijer, H.J., Moore, B., Morris, P., Phuntmart, V., Puiu, D., Shetty, J., Stajich, J.E., Tripathy, S., Wawra, S., van West, P., Whitty, B.R., Coutinho, P.M., Henrissat, B., Martin, F., Thomas, P.D., Tyler, B.M., De Vries, R.P., Kamoun, S., Yandell, M., Tisserat, N. & C.R. Buell (2010) : Genome sequence of the necrotrophic plant pathogen, Pythium ultimum, reveals original pathogenicity mechanisms and effector repertoire. - Genome Biology 11:R73.

Mirzaee, M.R., Ploch, S., Runge, F., Telle, S., Nigrelli, L. & M. Thines (2013) : A new presumably widespread species of Albugo parasitic to Strigosella spp. (Brassicaceae). - Mycological Progress 12 (1): 45-52.

Nigrelli, L. & M. Thines (2013) : Tropical oomycetes in the German Bight: Climate warming or overlooked diversity? - Fungal Ecology 6: 152-160.

Ploch, S. & M. Thines (2011) : Obligate biotrophic pathogens of the genus Albugo are widespread as asymptomatic endophytes in natural populations of Brassicaceae. - Molecular Ecology 20: 3692-3699.

Ploch, S., Telle, S., Choi, Y.-J., Cunnington, J., Priest, M., Rost, C., Shin, H.-D. & M. Thines (2011) : The molecular phylogeny of the white blister rust genus Pustula reveals a case of underestimated biodiversity with several undescribed species on ornamentals and crop plants. - Fungal Biology 115: 214-219.

Ploch, S., Choi, Y.-J., Rost, C., Shin, H.-D., Schilling, E. & M. Thines (2010) : Evolution of diversity in Albugo is driven by high host specificity and multiple speciation events on closely related Brassicaceae. - Molecular Phylogenetics and Evolution 57: 812–820.

Quesada-Ocampo, L.M., Granke, L.L., Olsen, J., Gutting, H.C., Runge, F., Thines, M., Lebeda, A. & M.K. Hausbeck (2012) : The Genetic Structure of Pseudoperonospora cubensis Populations. - Plant Disease 96: 1459-1470. 

Raffaele, S., Farrer, R.A., Cano, L.M., Studholme, D.J., MacLean, D., Thines, M. et al. (2010) : Genome Evolution Following Host Jumps in the Irish Potato Famine Pathogen Lineage. - Science 330, 1540-1543, DOI:10.1126/science.1193070
Link zur Publikation

Reimer, D., Pos, K.M., Thines, M., Grün, P. & H.B. Bode (2011) : A natural prodrug activation mechanism in nonribosomal peptide synthesis. - Nature Chemical Biology 7: 888-890.

Rost, C. & M. Thines (2012) : A new species of Pustula (Oomycetes, Albuginales) is the causal agent of sunflower white rust. - Mycological Progress 11: 351-359.

Runge, F. & M. Thines : Host matrix has major impact on the morphology of Pseudoperonospora cubensis. - European Journal of Plant Pathology 129: 147–156.

Runge, F. & M. Thines (2012) : Reevaluation of Host Specificity of the Closely Related Species Pseudoperonospora humuli and P. cubensis. - Plant Disease 96: 55-61.

Runge, F., Choi, Y.-J. & M. Thines (2011) : Phylogenetic investigations in the genus Pseudoperonospora reveal overlooked species and cryptic diversity in the P. cubensis species cluster. - European Journal of Plant Pathology 129:135–146.

Runge, F., Ndambi, B. & M. Thines (2012) : Which Morphological Characteristics Are Most Influenced by the Host Matrix in Downy Mildews? A Case Study in Pseudoperonospora cubensis. -  PLoS One: e44863.

Runge, F., Telle, S., Ploch, S., Savory, E., Day, B., Sharma, R. & M. Thines (2011) : The inclusion of downy mildews in a multi-locus-dataset and its reanalysis reveals a high degree of paraphyly in Phytophthora. - IMA Fungus 2: 163-171.

Schornack, S., van Damme, M., Bozkurt, T.O., Cano, L.M., Smoker, M., Thines, M., Gaulin, E., Kamoun, S. & E. Huitema (2010) : Ancient class of translocated oomycete effectors targets the host nucleus. - PNAS 107(40): 17421-17426.

Schroder, S., Telle, S., Nick, P. & M. Thines (2011) : Cryptic diversity of Plasmopara viticola (Oomycota, Peronosporaceae) in North America. Organisms Diversity & Evolution 11(1): 3-7.

Spring, O., Thines, M., Wolf, S. & R. Zipper (2011) : PCR-based detection of sunflower white blister rust (Pustula helianthicola C. Rost & Thines) in soil samples and asymptomatic host tissue. - European Journal of Plant Pathology 131: 519-527.

Telle, S. & M. Thines (2012) : Reclassification of an enigmatic downy mildew species on lovegrass (Eragrostis) to the new genus Eraphthora, with a key to the genera of the Peronosporaceae. - Mycological Progress 11(1): 121-129.

Telle, S., Shivas, R.G., Ryley, M.J. & M. Thines (2011) : Molecular phylogenetic analysis of Peronosclerospora (Oomycetes) reveals cryptic species and genetically distinct species parasitic to maize. European Journal of Plant Pathology, DOI 10.1007/s10658-011-9772-8.

Thines, M. & S. Kamoun (2010) : Oomycete-plant coevolution: Recent advances and future prospects. - Current Opinion in Plant Biology 13: 427-433.

Thines, M. & V. Kummer (2013) : Diversity and species boundaries in floricolous downy mildews. - Mycological Progress 12: 321-329.

Thines, M. (2010) : Evolutionary history and diversity of white blister rusts (Albuginales). - Polish Botanical Journal 2010 55(2): 259-264.

Thines, M. (2011) : Recent outbreaks of downy mildew on grape ivy (Parthenocissus tricuspidata, Vitaceae) in Germany are caused by a new species of Plasmopara. - Mycological Progress 10(4): 415-422.

Thines, M., Runge, F., Telle, S. & H. Voglmayr (2010) : Phylogenetic investigations in the downy mildew genus Bremia reveal several distinct lineages and a species with a presumably exceptional wide host range. - European Journal of Plant Pathology 128:81-89.

Trigiano, R.N., Wadl, P.A., Dean, D., Hadziabdic, D., Scheffler, B.E., Runge, F., Telle, S., Thines, M., Ristaino, J. & O. Spring (2012) : Ten polymorphic microsatellite loci identified from a small insert genomic library for Peronospora tabacina. - Mycologia 104: 633-640.

Yoshida, K., Schuenemann, V.J., Cano, L.M., Pais, M., Mishra, B., Sharma, R., Lanz, C., Martin, F.N., Kamoun, S., Krause, J., Thines, M., Weigel, D. & H.A. Burbano (2013) : The rise and fall of the Phytophthora infestans lineage that triggered the Irish potato famine. - eLife, doi 10.7554/elife.00731.