A jelen értekezés alapjául szolgáló kutatómunkánk a torma mikrobiomját alkotó endofitonok vizsgálatára irányult. Munkánk során GC-MS és LC-MS/MS műszeres analitikai, illetve új-generációs szekvenálási módszerekkel vizsgáltuk az endofitonok és a gazdanövény közötti kémiai interakciókat.

Torma gyökerekből készített kivonaton vizsgáltuk a tormábólizolált endofiton gombák, illetve a torma környezetéből izolált talajgombák inkubációja során keletkező illékony szerves vegyületeket (VOC). Az általunk alkalmazott inkubációs módszerrel a relatíve nagy agarfelület és a mikroaerofil környezet megfelelőnek bizonyult a gombák által termelt VOC-ok hatékony analíziséhez. A gombák gőzteréből detektált illékony vegyületek közt találtunk például alkoholokat, észtereket és ketonokat, továbbá olyan kéntartalmú vegyületeket is, melyek minden bizonnyal a tormában található glükozinolátok bomlástermékei. Továbbá elmondható, hogy számos gombanemzetség (pl.: Curvularia, Notophoma, Paraphoma, Setophoma) képviselőjének VOC mintázatát elsőként sikerült leírnunk.

Ezenfelül különböző tormafajták metabolitjainak összessége és a bennük élő endofiton gombák közötti in vivo kémiai kölcsönhatásokat vizsgáltuk, nem-célzott metabolomikai és metagenomikai adatok integrálásával. A tormagyökerek metabolomjában mért változások számos korrelációt mutattak a különböző endofiton gombák relatív abundanciájával. Az azonosított gombataxonok legalább egyharmada szignifikánsan korrelált egy vagy több vegyületjelölttel. Nem-célzott metabolomikával számos vegyületjelöltet sikerült hozzávetőlegesen is azonosítanunk, többek között aminosav származékokat, flavonoid glikozidokat, glükozinolátokat, indol származékokat, lipideket, aromás/polifenolos vegyületek, peptideket, stb.

Az általunk alkalmazott metabolomika - metagenomika kombináció számos, jól értelmezhető jelenséget tárt fel a növény - gomba kapcsolatok komplex világában. Reményeink szerint kutatómunkánk jó kiindulási alapot jelenthet jövőbeli multi-omikai tanulmányok kivitelezéséhez.

The research underlying the present thesis focused on the fungal endophytes of the horseradish microbiome. We used GC-MS and LC-MS/MS instrumental analysis and next-generation sequencing methods to investigate the chemical interactions between endophytes and the host plant.

We investigated the volatile organic compounds (VOCs) produced during the incubation of endophytic/soil fungi isolated from/near horseradish roots on a medium prepared from horseradish roots. Our proposed incubation method proved to be suitable for efficient analysis of the VOCs produced by the fungi. Among the volatile compounds detected in the headspace of the growing fungi, we found, for example, alcohols, esters and ketones, as well as sulfur-containing compounds that are most likely degradation products of glucosinolates in horseradish. Furthermore, we firstly described the VOC patterns of representatives of several fungal genera (e.g. Curvularia, Notophoma, Paraphoma, Setophoma).

In addition, we investigated the in vivo chemical interactions between the metabolome of different horseradish varieties and their endophytic fungi, integrating untargeted metabolomic and metagenomic data. Changes in the metabolome of horseradish roots showed several correlations with the relative abundance of different endophytic fungi. At least one third of the identified fungal taxa were significantly correlated with one or more chemical features. Using untargeted metabolomics, we were also able to putatively annotate several features, including amino acid derivatives, flavonoid glycosides, glucosinolates, indole derivatives, lipids, aromatic/polyphenolic compounds, peptides, etc.

Our metabolomics - metagenomics combination has revealed a number of well-understood phenomena in the complex world of plant - fungus interactions. We hope that our research can provide a good starting point for future multi-omics studies.