ETI & R-Gene (Effektor-ausgelöste Immunität)
Kurzdefinition
ETI ist die spezifischere zweite Abwehrebene: Intrazelluläre NLR-Rezeptoren erkennen Pathogen-Effektoren → Hypersensitivitätsreaktion (HR) + lokaler programmierter Zelltod → Pathogen-Eingrenzung. PM1 (Chromosom 2, CC-NB-ARC-NLR) ist das erste charakterisierte R-Gen in Cannabis, das vollständige Resistenz gegen G. ambrosiae (Echter Mehltau) verleiht. CRISPR-Pyramidisierung: PM1 + CsMLO1/CsMLO4-Knockout = dauerhaftes Resistenzziel.
Wissenschaftliche Beschreibung
NLR-Rezeptor-Klassen
| Klasse | Struktur | Erkennungslogik |
|---|---|---|
| TNL | TIR-NB-LRR | Oft indirekte Erkennung; signalisiert via EDS1 |
| CNL | CC-NB-LRR | Direkte oder indirekte Erkennung; signalisiert via NDR1 |
| RNL | RPW8-NB-LRR | Helper-NLRs (ADR1, NRG1) |
PM1 in Cannabis: CC-NB-ARC-Domäne = CNL-Typ. Chromosom 2; co-lokalisiert mit NLR-Cluster + 2 LRR-Genen.
PM1: Erstes Cannabis R-Gen
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Lokus | Chromosom 2, CC-NB-ARC NLR-Cluster |
| Widerstandstyp | Vollständig, dominant |
| Pathogen-Ziel | Golovinomyces ambrosiae (Echter Mehltau) |
| NLR-Typ | CNL (CC-NB-ARC) |
| Resistenzprinzip | Effektor-Erkennung → HR |
CsMLO-Suszeptibilitätsgene
| Gen | Clade | Hochreguliert bei PM? | Status |
|---|---|---|---|
| CsMLO1 | V | Ja | Hauptsuszeptibilitätsgen; nat. Resistenz-Allel in 'FL 58' (Stoppkodon) |
| CsMLO4 | V | Ja | Starker Kandidat für CRISPR-Knockout |
mlo-Resistenzmechanismus: Funktionsverlust → Callose-Deposition + Papillae-Formation bei Penetrationsversuch → physikalische Blockade der Haustorienbildung.
Pyramidisierungsstrategie
PM1-NLR (Dominante ETI-Resistenz)
+
CsMLO1/CsMLO4-CRISPR-Knockout (mlo-Breitspektrum-Resistenz)
=
Dual-Layer, dauerhaft resistenter Cannabis-Genotyp gegen G. ambrosiae
HR-Signalgebung
ETI-Aktivierung → Downstream: 1. Starker ROS-Burst (> PTI-Burst) 2. Ca²⁺-Erhöhung (> PTI-Level) 3. SA-Verstärkung → systemische SAR-Initiation 4. Lokalisierter programmierter Zelltod (PCD) → "HR-Läsion" → Pathogen eingeschlossen
Anbau-Relevanz
- Sortenselektion: Sorten mit 'FL 58'-ähnlichem CsMLO1-Allel = natürliche mlo-Resistenz; ohne Gentechnik nutzbar
- CRISPR-Züchtung (perspektivisch): CsMLO1 + CsMLO4 Knockout = Breitspektrum-Mehltauresistenz; regulatorisch in verschiedenen Jurisdiktionen unterschiedlich bewertet
- NLR-Inventar: Vollständige Cannabis-NLR-Annotation fehlt → limitiert systematisches R-Gen-Pyramidisieren
Verwandte Begriffe
- pamp-mamp-pti — PTI als erste Abwehrlinie; ETI als Verstärkung
- echter-mehltau — Golovinomyces ambrosiae = PM1-Ziel
- sar-salicylsaeure — HR → SA → systemische SAR-Initiierung
Quellen
- PMC10780410 — NLR- und mlo-Resistenz gegen Mehltau Cannabis (Sirangelo 2023)
- PMC8475652 — CsMLO-Genfamilie Cannabis (Pepin 2021)
Quellen
- https://doi.org/10.1139/cjb-2023-0056
- Saloner A & Bernstein N (2024): Cannabis responses to environmental stress. Can. J. Bot. doi:10.1139/cjb-2023-0056