Die von Pseudomonas syringae pv. syringae 22d/93 produzierten Toxine und ihr Einfluss auf die Biologische Kontrolle des Bakterienbrandes der Sojabohne

摘要

Das Gram-negative Bakterium Pseudomonas syringae pv. syringae 22d/93 wurde 1993 von einem symptomfreien Blatt der Sojabohne (Glycine max (L.) Merr.) isoliert und zeigte sowohl in vitro als auch in planta hervorragende antagonistische Eigenschaften gegenüber dem Erreger des Bakterienbrandes der Sojabohne Pseudomonas syringae pv. glycinea. Umdie Mechanismen, die für diesen Antagonismus verantwortlich sind, zu charakterisieren, wurden die von Pss22d produzierten Antibiotika Syringopeptin, Syringomycin und die seltene Aminosäure 3-Methylarginin (MeArg) untersucht. Durch eine Syringomycin/Syringopeptin-Doppelmutante konnte eindeutig nachgewiesen werden, dass die selektive in vitro Hemmung des Pathogens Psg allein auf der Wirkung des Antibiotikums MeArg beruht. Die in vitro Hemmung konnte durch die Aminosäure LArginin aufgehoben werden, was darauf hinweist, dass MeArg direkt in die Biosynthese von Arginin oder einen Arginin-abhängigen Stoffwechselweg (z. B. Stickstoffmonoxid-Synthese) eingreift. Das stark polare MeArg wurde über Ionenaustauschchromatographie und RPHPLC aufgereinigt, wobei der Agardiffusionstest mit dem Indikatorstamm Psg zur Identifizierung antibiotisch aktiver Fraktionen diente. Die Analyse der Struktur von MeArg erfolgte über HR-ESI-MS/MS und NMR-Spektroskopie. MeArg wurde als seltene Aminosäure identifiziert, die sich nur durch eine Methylierung am dritten Kohlenstoff von Arginin unterscheidet und die antibiotischen Eigenschaften gegenüber dem nah verwandten Stamm Psg bedingt. Die natürlich vorkommende Aminosäure MeArg wurde bisher nur als Bestandteil des Lavendomycins aus dem Gram-positiven Bakterium Streptomyces lavendulae subsp. brasilicus beschrieben. Durch Markierungsversuche mit Deuterium-markiertem Methionin konnte nachgewiesen werden, dass der Hauptschritt der Synthese, der Einbau der Methylgruppe in MeArg, durch eine S-Adenosylmethionin (SAM)-abhängige Methyltransferase vermittelt wird.