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Rubrik: Science Life
Phosphattransport in Mykorrhizen
Intime Zusammenarbeit

Published: 11.06.2004 06:00
Modified: 11.06.2004 19:02

(cm (mailto:<email-pii>) ) Erfolgreiches Kolonisieren ist ein anspruchsvoller Prozess und erfordert häufig die Bündelung von verschiedenen Kräften. Das galt auch für die Pflanzen, als sie vor mindestens 460 Millionen Jahren erstmals das Land besiedelten. Bereits damals, nimmt man an, spielte eine bestimmte Symbiose zwischen Pflanze und Pilz, die Mykorrhiza, eine Schlüsselrolle. So war dieser Zusammenschluss vermutlich von Bedeutung, um genügend Nährstoffe wie beispielsweise Phosphat und Wasser für die Pflanzen verfügbar zu machen (1) .
ETH-Forschende um Marcel Bucher (2) , dessen Arbeitsgruppe sich innerhalb der Professur "Biochemie und Physiologie der Pflanzen" von Professor Nikolaus Amrhein am Institut für Pflanzenwissenschaften befindet, haben nun in einer neuen Arbeit in der Fachzeitschrift PNAS (3) die enge Zusammenarbeit zwischen Pilz und Pflanze weiter aufgeschlüsselt und dabei herausgefunden, dass ein sehr enger Kontakt zwischen den Symbiosepartnern nötig ist, damit die molekularen Komponenten des Phosphattransportes in der Wurzel an den richtigen Ort gelangen.
Eine Fragestellung der Forscher war, wie stark konserviert der Mechanismus des Phosphattransportes zwischen verschiedenen Pflanzenfamilien und ihren pilzlichen Symbiosepartnern ist. Indem die Wissenschaftler die Kontrollregionen eines für die Phosphataufnahme spezifischen Markergens, des Phosphattransporters StPT3, zwischen verschiedenen Pflanzen austauschten, konnten sie zeigen, dass innerhalb verschiedener Familien der zweikeimblättrigen Pflanzen der Prozess der Genaktivierung von StPT3 beibehalten wurde. Erst wenn die Kontrollregion aus dem entsprechenden Markergen des einkeimblättrigen Reis stammte, funktionierte die erwünschte Genaktivierung nicht mehr.
Bucher und seine Mitarbeiter wollten aber nicht nur wissen, wie stark der Phosphattransport von bestimmten Gensequenzen abhängt, sondern auch wie dieser durch verschiedene Pilze und morphologische Strukturen der Mykorrhiza beeinflusst wird. In Bezug auf verschiedene mit Pflanzen assoziierte Pilze zeigte sich, dass StPT3 nur durch Pilze, die bereits als Mykorrhiza bildend bekannt waren, aktiviert werden konnte.
Zudem fand man die Aktivierung nur an Stellen, wo die Pilzfäden in die Wurzelzelle der Pflanze eindringen und folglich eine symbiontische Schnittstelle bilden.
Das direkte Eindringen der Pilzfäden erwies sich auch in der Folge als wichtig. Die Forschenden fanden nämlich über sehr detaillierte Beobachtungen von Genaktivitäten mit hoher räumlicher Auflösung heraus, dass ein Zell-Zellkontakt zwischen den zwei Partnern der Symbiose für die StPT3-Aktivierung notwendig ist. Die Signale zur Aktivierung des Phosphattransportes werden also zwischen Pilz und Pflanze direkt ausgetauscht und können nicht von einer Pflanzenzelle an die nächste weitergegeben werden.
Insgesamt zeigte sich, dass der Phosphattransport in Mykorrhizen zweikeimblättriger Pflanzen ein konservierter Prozess ist und dieser vom direkten Kontakt der beiden Symbiosepartner abhängt. Eine zentrale Fragestellung ist nun gemäss den Forschern, woraus die Signale zur Genaktivierung von StPT3 genau bestehen, wenn Pflanze und Pilz ihren intimen Kontakt aufnehmen.Footnotes: