In vitro association of non-seed plant gametophytes with arbuscular mycorrhiza fungi
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Landgang der Pflanzen im Ordovizian wurde nach gängiger Lehrmeinung durch die Symbiose mit Pilzen ermöglicht. Aus dieser Symbiose evolvierten die Mykorrhiza, welche über die Rhizosphäre den Großteil der Samenpflanzen miteinander verbinden und diesen wichtige inorganische Substanzen verfügbar machen. Die Tatsache, daß die Mehrzahl der Samenpflanzen arbuskuläre Mykorrhiza ausbildet, sowie daß Mykorrhiza-ähnliche Interaktionen mit Glomeromycota u.a. in rezenten Lebermoosen, als auch in 400 Millionen Jahre alten Fossilien auftreten, legt nahe, daß es sich bei dieser Symbiose um eine Synapomorphie der Landpflanzen handelt. Dieses anzestrale Merkmal wurde in manchen Linien, z.B. den Brassicaceen, sekundär verloren. Mykorrhiza-ähnliche Interaktionen in Laubmoosen waren bislang umstritten. Im Laufe dieses Projektes konnten wir zeigen, daß das Genom des Laubmooses Physcomitrella patens die für die Ausbildung der Symbiose notwendigen Gene enthält, und daß es transkriptomisch auf pilzliche Signale in ähnlicher Art und Weise wie Mykorrhizapflanzen reagiert. Wir konnten zudem ein experimentelles System etablieren, in dem die Kolonisierung von P. patens durch Rhizophagus irregularis regelmässig erfolgt. Dieses System ist die Basis für weitere Untersuchungen zur Signalleitung dieser Pflanze-Pilz Assoziation. Laufende und zukünftige Arbeiten sollen aufzeigen, wie diese Symbiose vor ca. 500 Millionen Jahren mit wurzellosen Gametophyten entstanden ist. Darüberhinaus bietet das Experimentalsystem den großen Vorteil der gezielten genetischen Modifikation durch die effiziente homologe Rekombination in P. patens. Dadurch werden zahlreiche Untersuchungen möglich, die in den klassischen Modellsystemen nur schwer zu erreichen sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2011) The transcriptome of the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus intraradices (DAOM 197198) reveals functional tradeoffs in an obligate symbiont. New Phytol 193:755
Tisserant E., Kohler A., Dozolme-Seddas P., Balestrini R., Benabdellah K., Colard A., Croll D., Da Silva C., Gomez S.K., Koul R., Ferrol N., Fiorilli V., Formey D., Franken P., Helber N., Hijri M., Lanfranco L., Lindquist E., Liu Y., Malbreil M., Morin E., Poulain J., Shapiro H., van Tuinen D., Waschke A., Azcón-Aguilar C., Bécard G., Bonfante P., Harrison M.J., Küster H., Lammers P., Paszkowski U., Requena N., Rensing S.A., Roux C., Sanders I.R., Shachar-Hill Y., Tuskan G., Young J.P., Gianinazzi-Pearson V., Martin F.
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(2013) Genome of an arbuscular mycorrhizal fungus provides insight into the oldest plant symbiosis. Proc Natl Acad Sci USA 110:20117
Tisserant E., Malbreil M., Kuo A., Kohler A., Symeonidi A., Balestrini R., Charron P., Duensing N., Frei Dit Frey N., Gianinazzi-Pearson V., Gilbert L.B., Handa Y., Herr J.R., Hijri M., Koul R., Kawaguchi M., Krajinski F., Lammers P.J., Masclaux F.G., Murat C., Morin E., Ndikumana S., Pagni M., Petitpierre D., Requena N., Rosikiewicz P., Riley R., Saito K., San Clemente H., Shapiro H., van Tuinen D., Bécard G., Bonfante P., Paszkowski U., Shachar-Hill Y.Y., Tuskan G.A., Young P.W., Sanders I.R., Henrissat B., Rensing S.A., Grigoriev I.V., Corradi N., Roux C., Martin F.
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(2014) Large scale gene expression profiling data of the model moss Physcomitrella patens help to understand developmental progression, culture and stress conditions. Plant J 79:530
Hiss M., Laule O., Meskauskiene R.M., Arif M.A., Decker E.L., Erxleben A., Frank W., Hanke S.T., Lang D., Martin A., Neu C, Reski R., Richardt S., Schallenberg-Rüdinger M., Szövényi P., Tiko T., Wiedemann G., Wolf L., Zimmermann P., Rensing S.A.
