Funktion pilzlicher Aquaporine in der Ectomycorrhiza-Symbiose
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Als integrale Membranproteine vermitteln Aquaporine den Konzentrationsgradientengetriebenen Austausch von Wasser und kleinen, meist ungeladenen Molekülen über biologische Membranen. Um einen Eindruck der Bedeutung dieser Proteine für die Physiologie von Ektomykorrhizapilzen zu erhalten, wurden potentielle Aquaporingene im Genom des Modellpilzes Laccaria bicolor identifiziert. Mit dieser Arbeit wurde zum ersten Mal eine Gesamtanalyse einer Aquaporingenfamilie in einem basidiomyceten Pilz durchgeführt, die sowohl die Genexpression als auch die Funktion der entsprechenden Proteine beleuchtet. Dabei wurde ein besonderer Augenmerk auf zwei Aspekte der Aquaporinfunktion gelegt: der Vermittlung des Wasser- bzw. des Stickstofftransfers über die Plasmamembran. Aufgrund der Funktionsanalyse mittels heterologer Expression in Krallenfrosch-Oocyten konnten drei Aquaporine identifiziert werden, die einen physiologisch signifikanten Wasserfluss über die Plasmamembran ermöglichen. Zusammen mit den Expressionsdaten der entsprechenden Gene kann postuliert werden, dass eines der Aquaporine gerade bei niedrigen Temperaturen (>= 10°C) von großer Bedeutung für den Wasserfluss über die Membran ist. Die dominierende Funktion dieses Proteins wird im Temperaturbereich zwischen 10°C and 18°C hingegen von einem anderen Aquaporin übernommen. Dieses Protein ist vermutlich weiterhin für den pilzlichen Ammonik-Efflux in Ektomykorrhizen und damit für die Versorgung der Pflanze mit Stickstoff in der Symbiose verantwortlich. Um die Bedeutung dieser beiden Proteine für die Ektomykorrhizasymbiose zu verifizieren, ist die Herstellung entsprechender transgener Pilze in einem Nachfolgeantrag geplant.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2007. Ectomycorrhiza-mediated repression of the highaffinity ammonium importer gene AmAMT2 in Amanita muscaria. Current Genetics 51: 71-78
Willmann A, Weiss M, Nehls U.
- 2008. The genome sequence of the basidiomycete fungus Laccaria bicolor provides insights into the mycorrhizal symbiosis. Nature 452: 88-92
Martin F, Aerts A, Ahrén D, Brun A, Duchaussoy F, Kohler A, Lindquist E, Salamov A, Shapiro HJ, Wuyts J, Blaudez D, Buée M, Brokstein P, Canbäck B, Cohen D, Courty PE, Coutinho PM, Danchin EGJ, Delaruelle C, Detter JC, Deveau A, DiFazio S, Duplessis S, Fraissinet-Tachet L, Lucic E, Frey-Klett P, Fourrey C, Feussner I, Gay G, Gibon J, Grimwood J, Hoegger P, Jain P, Kilaru S, Labbé J, Lin Y, Le Tacon F, Marmeisse R, Melayah D, Montanini B, Muratet M, Nehls U, Niculita-Hirzel H, Oudot- Le Secq MP, Pereda VP, M. , Quesneville H, Rajashekar B, Reich M, Rouhier N, Schmutz J, Yin T, Chalot M, Henrissat B, Kües U, Lucas S, Van de Peer Y, Podila G, Polle A, Pukkila PJ, Richardson PM, Rouzé P, Sanders I, Stajich JE, Tunlid A, Tuskan G, Grigoriev I
- 2009. Harnessing ectomycorrhizal genomics for ecological insights. Current Opinion in Plant Biology 12: 508-515
Martin F, Nehls U.
- The aquaporin gene family of the ectomycorrhizal fungus Laccaria bicolor: lessons for symbiotic functions
Dietz S., von Bülow J., Beitz E., Nehls U.
