@phdthesis{Froeschel2019,
  author    = {Fr{\"o}schel, Christian},
  title     = {Genomweite Analyse der zellschichtspezifischen Expression in der Arabidopsis-Wurzel nach Inokulation mit pathogenen und mutualistischen Mikroorganismen},
  doi       = {10.25972/OPUS-14643},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-146439},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Obwohl Pflanzenwurzeln mit einer Vielzahl von Pathogenen in Kontakt kommen, sind induzierbare Abwehrreaktionen der Wurzel bisher kaum beschrieben. Aufgrund der konzentrischen Zellschicht-Organisation der Wurzel wird angenommen, dass bei einer Immunantwort in jeder Zellschicht ein spezifisches genetisches Programm aktiviert wird. Eine {\"U}berpr{\"u}fung dieser Hypothese war bisher wegen methodischen Limitierungen nicht m{\"o}glich. Die zellschichtspezifische Expression Epitop-markierter ribosomaler Proteine erlaubt eine Affinit{\"a}tsaufreinigung von Ribosomen und der assoziierten mRNA. Diese Methodik, als TRAP (Translating Ribosome Affinity Purification) bezeichnet, erm{\"o}glicht die Analyse des Translatoms und wurde dahingehend optimiert, pflanzliche Antworten auf Befall durch bodenb{\"u}rtige Mikroorganismen in Rhizodermis, Cortex, Endodermis sowie Zentralzylinder spezifisch zu lokalisieren. Die Genexpression in der Arabidopsis-Wurzel nach Inokulation mit drei Bodenorganismen mit unterschiedlichen Lebensweisen wurde vergleichend betrachtet: Piriformospora indica kann als mutualistischer Pilz pflanzliches Wachstum und Ertr{\"a}ge positiv beeinflussen, wohingegen der vaskul{\"a}re Pilz Verticillium longisporum f{\"u}r erhebliche Verluste im Rapsanbau verantwortlich ist und der hemibiotrophe Oomycet Phytophthora parasitica ein breites Spektrum an Kulturpflanzen bef{\"a}llt und Ernten zerst{\"o}rt. F{\"u}r die Interaktionsstudien zwischen Arabidopsis und den Mikroorganismen w{\"a}hrend ihrer biotrophen Lebensphase wurden sterile in vitro-Infektionssysteme etabliert und mittels TRAP und anschließender RNA-Sequenzierung eine zellschichtspezifische, genomweite Translatomanalyse durchgef{\"u}hrt (Inf-TRAP-Seq). Dabei zeigten sich massive Unterschiede in der differentiellen Genexpression zwischen den Zellschichten, was die Hypothese der zellschichtspezifischen Antworten unterst{\"u}tzt. Die Antworten nach Inokulation mit pathogenen bzw. mutualistischen Mikroorganismen unterschieden sich ebenfalls deutlich, was durch die ungleichen Lebensweisen begr{\"u}ndbar ist. Durch die Inf-TRAP-Seq Methodik konnte z.B. im Zentralzylinder der Pathogen-infizierten Wurzeln eine expressionelle Repression von positiven Regulatoren des Zellzyklus nachgewiesen werden, dagegen in den mit P. indica besiedelten Wurzeln nicht. Dies korrelierte mit einer Pathogen-induzierten Inhibition des Wurzelwachstums, welche nicht nach Inokulation mit P. indica zu beobachten war. Obwohl keines der drei Mikroorganismen in der Lage ist, den Zentralzylinder direkt zu penetrieren, konnte hier eine differentielle Genexpression detektiert werden. Demzufolge ist ein Signalaustausch zu postulieren, {\"u}ber den {\"a}ußere und innere Zellschichten miteinander kommunizieren. In der Endodermis konnten Genexpressionsmuster identifiziert werden, die zu einer Verst{\"a}rkung der Barriere-Funktionen dieser Zellschicht f{\"u}hren. So k{\"o}nnte etwa durch Lignifizierungsprozesse die Ausbreitung der Mikroorganismen begrenzt werden. Alle drei Mikroorganismen l{\"o}sten besonders im Cortex die Induktion von Genen f{\"u}r die Biosynthese Trp-abh{\"a}ngiger, antimikrobieller Sekund{\"a}rmetaboliten aus. Die biologische Relevanz dieser Verteilungen kann nun gekl{\"a}rt werden. Zusammenfassend konnten in dieser Dissertation erstmals die durch Mikroorganismen hervorgerufenen zellschichtspezifischen Antworten der pflanzlichen Wurzel aufgel{\"o}st werden. Vergleichende bioinformatische Analyse dieses umfangreichen Datensatzes erm{\"o}glicht nun, gezielt testbare Hypothesen zu generieren. Ein Verst{\"a}ndnis der zellschichtspezifischen Abwehrmaßnahmen der Wurzel ist essentiell f{\"u}r die Entwicklung neuer Strategien zur Ertragssteigerung und zum Schutz von Nutzpflanzen gegen Pathogene in der Landwirtschaft.},
  subject      = {Schmalwand <Arabidopsis>},
  language  = {de}
}
@article{WeistePedrottiSelvanayagametal.2017,
  author    = {Weiste, Christoph and Pedrotti, Lorenzo and Selvanayagam, Jebasingh and Muralidhara, Prathibha and Fr{\"o}schel, Christian and Nov{\´a}k, Ondřej and Ljung, Karin and Hanson, Johannes and Dr{\"o}ge-Laser, Wolfgang},
  title     = {The Arabidopsis bZIP11 transcription factor links low-energy signalling to auxin-mediated control of primary root growth},
  series = {PLoS Genetics},
  volume    = {13},
  journal   = {PLoS Genetics},
  number    = {2},
  doi       = {10.1371/journal.pgen.1006607},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-157742},
  pages     = {e1006607},
  year      = {2017},
  abstract  = {Plants have to tightly control their energy homeostasis to ensure survival and fitness under constantly changing environmental conditions. Thus, it is stringently required that energy-consuming stress-adaptation and growth-related processes are dynamically tuned according to the prevailing energy availability. The evolutionary conserved SUCROSE NON-FERMENTING1 RELATED KINASES1 (SnRK1) and the downstream group C/S\(_{1}\) basic leucine zipper (bZIP) transcription factors (TFs) are well-characterised central players in plants' low-energy management. Nevertheless, mechanistic insights into plant growth control under energy deprived conditions remains largely elusive. In this work, we disclose the novel function of the low-energy activated group S\(_{1}\) bZIP11-related TFs as regulators of auxin-mediated primary root growth. Whereas transgenic gain-of-function approaches of these bZIPs interfere with the activity of the root apical meristem and result in root growth repression, root growth of loss-of-function plants show a pronounced insensitivity to low-energy conditions. Based on ensuing molecular and biochemical analyses, we propose a mechanistic model, in which bZIP11-related TFs gain control over the root meristem by directly activating IAA3/SHY2 transcription. IAA3/SHY2 is a pivotal negative regulator of root growth, which has been demonstrated to efficiently repress transcription of major auxin transport facilitators of the PIN-FORMED (PIN) gene family, thereby restricting polar auxin transport to the root tip and in consequence auxin-driven primary root growth. Taken together, our results disclose the central low-energy activated SnRK1-C/S\(_{1}\)-bZIP signalling module as gateway to integrate information on the plant's energy status into root meristem control, thereby balancing plant growth and cellular energy resources.},
  language  = {en}
}
@article{Froeschel2021,
  author    = {Fr{\"o}schel, Christian},
  title     = {In-depth evaluation of root infection systems using the vascular fungus Verticillium longisporum as soil-borne model pathogen},
  series = {Plant Methods},
  volume    = {17},
  journal   = {Plant Methods},
  doi       = {10.1186/s13007-021-00758-x},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-260807},
  year      = {2021},
  abstract  = {Background While leaves are far more accessible for analysing plant defences, roots are hidden in the soil, leading to difficulties in studying soil-borne interactions. Inoculation strategies for infecting model plants with model root pathogens are described in the literature, but it remains demanding to obtain a methodological overview. To address this challenge, this study uses the model root pathogen Verticillium longisporum on Arabidopsis thaliana host plants and provides recommendations for selecting appropriate infection systems to investigate how plants cope with root pathogens. Results A novel root infection system is introduced, while two existing ones are precisely described and optimized. Step-by-step protocols are presented and accompanied by pathogenicity tests, transcriptional analyses of indole-glucosinolate marker genes and independent confirmations using reporter constructs. Advantages and disadvantages of each infection system are assessed. Overall, the results validate the importance of indole-glucosinolates as secondary metabolites that limit the Verticillium propagation in its host plant. Conclusion Detailed assistances on studying host defence strategies and responses against V. longisporum is provided. Furthermore, other soil-borne microorganisms (e.g., V. dahliae) or model plants, such as economically important oilseed rape and tomato, can be introduced in the infection systems described. Hence, these proven manuals can support finding a root infection system for your specific research questions to further decipher root-microbe interactions.},
  language  = {en}
}