Wageningen University,
The Netherlands
September 14, 2004
Wageningen University, Plant
Sciences
Graduation ir. M. Kruijt
Supervisor(s): prof.dr.ir. P.J.G.M. de Wit
(Phytopathology - Plant-Pathogen Interactions)
Co-supervisor(s): dr.ir. B.F. Brandwagt
Molecular evolution of
Cladosporium fulvum disease resistance genes in wild tomato
Date: Monday, September
27, 2004
Time: 16:00 hrs
Place: Aula (gebouw 362), Gen. Foulkesweg 1, Wageningen
Contact:
judith.barendsen@wur.nl
Description:
Cladosporium fulvum is a fungal pathogen of tomato. In
wild tomato a large number of resistance genes against C. fulvum
(Cf genes) is found. Each Cf gene recognizes a distinct fungal
factor, which leads to resistance. In this thesis project the
evolution of these Cf genes was studied. The Cf-9 gene
originates from the wild tomato species Lycopersicon
pimpinellifolium and recognizes the fungal factor Avr9. In this
wild tomato species a second resistance gene that also
recognizes Avr9, named 9DC, was found. Half of the 9DC gene
comprises the Cf-9 gene, but the other half comprises another Cf
gene. This is an example where DNA-exchange between Cf genes
leads to novel Cf resistance genes. Moreover, the Cf-4 and Cf-9
resistance genes were found in several wild tomato species. This
means that these genes were likely present in an ancestral
tomato species, and that C. fulvum already was a pathogen of
this ancestral tomato.
Press release
NWO-promovendus Marco Kruijt heeft twee resistentiegenen ontdekt
die waarschijnlijk al in een oertomaat voorkwamen, nog voordat
de verschillende tomatensoorten ontstonden. De fytopatholoog
vond in meerdere wilde tomatensoorten dezelfde twee genen, die
resistentie tegen een bepaalde schimmel veroorzaken. Kruijt
promoveert op 27 september aan de Wageningen Universiteit op
deze resultaten.
Tomaten die resistent zijn
tegen de schimmel Cladosporium fulvum bevatten
zogeheten Cf-resistentiegenen. Kruijt onderzocht de evolutie van
deze genen in wilde tomaten. De onderzoeker wist voor een aantal
Cf-genen aan te tonen dat deze al bestonden in een 'oertomaat'.
De schimmel C. fulvum was waarschijnlijk al een
ziekteverwekker van deze oertomaat. Als gevolg hiervan zijn de
resistentiegenen Cf-4 en Cf-9 bewaard gebleven in de
verschillende wilde tomatensoorten.
Ook ontdekte de promovendus dat
wilde planten waaraan Peruaanse of bestomaten groeien niet één,
maar drie resistentiegenen bevatten die alledrie dezelfde
schimmelfactor herkennen. Deze drie genen zijn het resultaat van
een reeks veranderingen waardoor hele stukken DNA gedupliceerd
zijn.
Daarnaast toonde de promovendus
aan dat DNA-uitwisseling tussen verschillende Cf-genen heeft
geleid tot een nieuw Cf-resistentiegen.
Cladosporium fulvum is
de veroorzaker van een schimmelziekte in tomatenplanten. In
wilde tomatensoorten zijn veel resistentiegenen tegen deze
schimmel aanwezig. Met name het Cf-9 gen uit de wilde bestomaat
Lycopersicon pimpinellifolium wordt in de praktijk vaak
toegepast in cultuurtomaten.
Elk van de Cf-resistentiegenen
herkent een ander product van de schimmel. Door deze herkenning
in het tomatenblad gaan een aantal cellen rondom de schimmel
dood. Door deze 'tactiek van de verbrande aarde' toe te passen
kan de schimmel de rest van de plant niet infecteren.
Resistance genes discovered in ancestral tomato species
Dutch researcher Marco Kruijt has
discovered two resistance genes that were probably present in an
ancestral tomato species, prior to the evolution of modern
tomato species. The phytopathologist found these same two genes,
which provide resistance against a certain fungus, in several
wild tomato species.
Tomatoes resistant to the
fungus Cladosporium fulvum possess the so-called Cf resistance
genes. Kruijt investigated the evolution of these genes in wild
tomato species. The researcher managed to demonstrate that a
number of these Cf resistance genes were already present in an
ancestral tomato species. In all probability, the fungus C.
fulvum was already a pathogen of this ancestral tomato species,
and therefore the resistance genes Cf-4 and Cf-9 have been
retained in the various modern wild tomato species.
The researcher also discovered
that wild plants on which the Peruvian or berry tomatoes grow
contain not one but three resistance genes, all of which
recognise the same fungal factor. These three genes are the
result of a series of changes that have led to complete pieces
of DNA being duplicated.
Kruijt also demonstrated that
DNA exchange between the various Cf genes has led to a new Cf
resistance gene.
Cladosporium fulvum causes a
fungal disease in tomato plants. Wild tomato species contain
many resistance genes against this fungus. In particular, the
Cf-9 gene from the wild berry tomato Lycopersicon
pimpinellifolium is frequently used in commercial tomato
varieties. Each of the Cf resistance genes recognises a
different product from the fungus and this recognition in the
tomato leaf causes a number of cells around the fungus to die.
This 'scorched earth tactic' ensures that the fungus cannot
infect the rest of the plant.
The research was funded by the
Netherlands Organisation for
Scientific Research. |
