DFG Kolloqium im SPP 1212 "Microbial reprogramming of plant cell development"

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Symbiose von Pflanzen mit arbuskulären Mykorrhizapilzen stellt einen konservierten Mechanismus dar, sich an Mangelstandorte anzupassen. Ein zentraler Schritt bei der Symbiose-Entwicklung ist die Etablierung des Symbiosoms. Das Symbiosom ist der Bereich der Mykorrhiza, in dem es zum physikalischen Stoffaustausch speziell von Phosphat zwischen Pflanze und Pilz kommt. Die molekularen Mechanismen, die eine erfolgreiche Symbiosom-Formation erlauben sind weitgehend unbekannt. Dabei ist die Reprogrammierung von Wurzelzellen nötig, die durch Signalperzeption und Zell-Zell-Interaktionen ausgelöst werden. Es konnte gezeigt werden, dass Lysophosphatidylcholin (LPC), ein Lysophospholipid, welches bei Abspaltung durch Phospholipase A2 (PLA2) aus Phosphatidylcholin entsteht, als Signal bei der Mykorrhiza-Symbiosomentwicklung agiert. Die quantitative Analyse von LPC in der Modellpflanze Lotus japonicus mittels ESI-MS/MS zeigte eine signifikante Erhöhung insbesondere von langkettigen, ungesättigtem LPC Spezies in mycorrhizierten Pflanzen im Vergleich zu nicht mykorrhizierten Pflanzen über einen betrachteten Zeitraum. Anhand einer bioinformatischen Analyse des L. japonicus Genoms wurden Kandidaten für Phospholipasen identifiziert. Die Expressionsanalyse dieser Gene zeigte, dass zwei dieser Gene (LjPLP2 und LjsPLA2-2) in Wurzeln exprimiert werden und durch Mykorrhizabildung induzierbar sind. Dies läßt eine zentrale Rolle beider Proteine und der zugehörigen Gene bei der Etablierung des Symbiosomes annehmen. Transgene L. japonicus Pflanzen, bei denen jeweils eines der beiden Phospholipase-Gene erhöht oder verringert exprimiert wird, werden z.Zt. molekular-physiologisch untersucht.