Aufklärung des Mechanismus der Baculovirus-Resistenz (Typ I) beim Apfelwickler durch Identifizierung des PE38-Bindungskomplexes während der CpGV-Infektion in Cp14R-Zellen

Description: Die Larven des Apfelwicklers (Cydia pomonella, Familie Tortricidae) bohren sich in unreife Äpfel und vollenden dort ihre Larvalentwicklung. Dieser Fruchtbefall führt zu hohen wirtschaftlichen Verlusten. Verschiedene Isolate des Cydia pomonella granulovirus (CpGV), spielen im Obstbau als kommerzielle Pflanzenschutzmittel eine bedeutende Rolle und werden sowohl im ökologischen wie im konventionellen Apfelanbau verwendet. Eine Resistenz des Apfelwicklers gegen CpGV wurde bisher in sieben Ländern Europas und im US-Bundesstaat Washington (USA) bestätigt, wobei drei verschiedene Resistenztypen (I-III) gefunden wurden. Der Resistenztyp I ist in Europa am weitesten verbreitet und ist gegen das virale Gen pe38 gerichtet. CpGV-Isolate, die ein pe38-Gen ohne eine 2×12 bp Wiederholungssequenz besitzen, sind in der Lage, den Resistenztyp I zu brechen. Dieser Befund war die Grundlage zur Entwicklung resistenzbrechender CpGV-Produkte und der Weiterentwicklung von Resistenzmanagementstrategien. Im Fokus des vorliegenden Projekts steht die Aufklärung der Funktion des pe38 und der frühen Ereignisse im CpGV-Infektionsprozess beim Apfelwickler. Vorarbeiten haben gezeigt, dass das pe38-Expressionsniveau im CpGV-Infektionsprozess von Apfelwicklerlarven und bei Apfelwicklerzellkulturen (CM-Cp14R-Zelllinie) eher niedrig ist. Dies macht es schwierig, PE38 und dessen potentiellen Interaktionspartner zu isolieren und zu identifizieren. Um diese Einschränkung zu umgehen und die Rolle von pe38 bei der CpGV-Infektion und im Resistenzprozess von CM-Larven zu untersuchen, sollen Cp14R-pe38-Zelllinien, die PE38 konstitutiv exprimieren, stabil transformiert werden. Hierdurch sollen die Funktion von PE38 und dessen Protein- bzw. DNA-Interaktionspartner untersucht werden. Mittels Pull-Down-Experimenten und anschließenden LC-MS/MS-Analysen und Illumina-Sequenzierungen sollen die Aminosäureabschnitte bzw., Nukleinsäuresequenzen bestimmt werden, die als zelluläre Interaktionspartner von PE38 fungieren. Mittels der verfügbaren Genomsequenzen des Apfelwicklers und des CpGV-M können dann die dazugehörigen Wirts- bzw. Virusgene identifiziert werden. Eine intrazelluläre Lokalisierung des PE38 während der Infektion soll mittels konfokaler Mikroskopie verfolgt werden, um die dessen Funktion näher zu beschreiben, Die Transkription ausgewählter viraler Gene wird quantifiziert, um den Einfluss verschiedener Ursprünge von PE38 auf die die Virusreplikation und -vermehrung bei CpGV-Infektionen zu bestimmen.Das Projekt soll somit die Frage klären, welche Rolle pe38 bei der Infektion des Wirtsinsektes spielt und wie es resistenten Apfelwicklern gelingt, die CpGV-Replikation im Frühstadium der Infektion zu blockieren Die Aufklärung der Funktion des pe38 ermöglicht nicht nur den molekularen Mechanismus der CpGV-Resistenz zu verstehen, sondern auch neue Wege zu einer nachhaltigen Anwendung von Baculoviren als biologische Pflanzenschutzmittel aufzeigen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Pflanzenschutzmittel ? Genom ? Obstbau ? Washington ? Washington ? Biopharmazeutikum ? Apfelwickler ? Phytopathologie ? USA ? Bakulovirus ? Larve ? Pflanzenzüchtung ? Virus ? Biologische Schädlingsbekämpfung ? Europa ? Infektion ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Institut für Rebenzüchtung Geilweilerhof (Projektverantwortung)
• Julius Kühn-Institut (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2021-01-01 - 2024-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Elucidating the mechanism of baculovirus resistance (type I) in codling moth by identification of PE38-binding complex during the CpGV infection in Cp14R cells
  Description: The larvae of codling moth (CM, Cydia pomonella, family Tortricidae), called the “worm in the apple”, bore into unripe apples and complete their development inside, resulting in non-marketable fruits and high economic losses. Different Cydia pomonella granulovirus (CpGV) products, including resistance-breaking CpGV isolates, are being used to reduce infestation and avoid fruit damage caused by susceptible and resistant CM populations in pome fruit production in both organic and integrated pest management (IPM) plantations. Recently, the phenomenon of CpGV resistance to CM has been verified in seven European countries and in Washington State (USA); three types of resistance (type I - III) have been identified. Type I resistance is most widely distributed in European CM populations. It is targeted against the early transcribed viral gene pe38. CpGV isolates lacking a 2×12 bp repeat insertion in pe38 were shown to break type I resistance, promoting the development of resistance-breaking CpGV products and more sophisticated resistance management strategies. The present project will focus on the elucidation of the early events in CpGV infection process in CM. Preliminary work indicated that pe38 expression level is rather low in CpGV infection process of CM larvae or the CM Cp14R cell line, making it difficult to purify and identify the PE38 protein and its interacting protein/DNA. To resolve this limitation and to study the role of pe38 in CpGV infection and in the resistance process of CM larvae, stably transformed Cp14R-pe38 cell lines, constitutively expressing PE38, will be developed as a tool to further explore the function of PE38 and its targeted protein/DNA. LC-MS/MS and Illumina sequencing are applied to determine the sequence of amino acid derived from PE38 protein interaction complex and/or anchored nucleotide sequences, respectively. The available sequences and annotations of the CM genome and CpGV-M are in favour to localize the position of PE38-targeted gene/sequence in either host chromosome or viral genome. The location and movement of PE38 are traced during infection to screen the (dis)similarity between endogenous and exogenous PE38 using confocal fluorescence microscopy to determine where PE38 impacts on the virus infection. Transcription of selected viral genes is quantitated to measure the ability of different origins of PE38 that is in favour of virus replication and propagation in CpGV infection. The final outcome can answer the basic question how the CM blocks CpGV replication in early stage of infection and how to reduce/eliminate type I resistance and other resistance types by disrupting this infection pathway. Elucidating the function of pe38 can not only figure out the molecular mechanism of CpGV resistance, but will also point out the way for sustainable baculovirus formulations used in biological control. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1140678

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/491241735 (Webseite)

Status

Aktiv

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