Signaltransduktion in der Interaktion zwischen Arabidopsis thaliana und Piriformospora indica

Drzewiecki, Corinna

Der endophytische Pilz Piriformospora indica interagiert mit Arabidopsis thaliana, fördert meist Wachstum und Samenproduktion der Pflanze und erhöht die Toleranz gegenüber biotischem und abiotischem Stress. In dieser Arbeit wurde die Rolle der Arabidopsis-Proteine MATH1, MATH2, MATH3, PDK1.1, PDK1.2, MAPK3 und MAPK6 in Bezug auf die Interaktion mit P. indica untersucht. Zunächst wurde der zeitliche Verlauf der Interaktion in den Pflanzen charakterisiert. Die Interaktion von Arabidopsis mit P. indica vollzieht sich in drei Phasen. Die erste Phase ist die Erkennungsphase. Sie findet im verwendeten Versuchssystem in den ersten 4 Tagen nach Inokulation statt. In dieser Phase findet noch keine Wachstumsreaktion der pflanze auf den Pilz statt. In ihr laufen die Früherkennung und daraus resultierenden frühen Signalprozesse ab. Die zweite Phase ist die Etablierungsphase. Sie findet im verwendeten Versuchssystem zwischen 4 und 8 Tagen nach Inokulation statt. In dieser Phase findet die Wachstumsförderung der Pflanze durch den Pilz statt. Die Symbiose zu P. indica wird aufgebaut. Die dritte Phase ist die eigentliche Symbiosephase dieser Interaktion. Sie findet ab 8 Tagen nach Inokulation statt. Sowohl das Wachstum der Pflanzen als auch die Wachstumsveränderung durch den Pilz haben in dieser Phase ein Plateau erreicht. Die Rolle der Proteine MATH1, MATH2, MATH3, PDK1.1, PDK1.2, MAPK3 und MAPK6 in Bezug auf die Wachstumsantwort auf P. indica wurde mit entsprechenden k.o.-Linien untersucht. Die MATH1 k.o.-Linie konnte aufgrund der Embryoletalität dieser Linie nicht getestet werden. Ko-Kultivierungsversuche mit den anderen k.o.-Linien ergaben, dass die Proteine MATH2, MATH3 und MAPK6 verantwortlich für die Wachstumsreaktion der Pflanze auf den Pilz sind. Dagegen haben PDK1 und MAPK3 keinen Einfluss auf die Wachstumsreaktion. Eine vollständige Inaktivierung von PDK1 führt unter Standardwachstumsbedingungen dazu, dass die Pflanzen während verschiedener Entwicklungsstadien ein verringertes Wachstum zeigen. PDK1 könnte damit das Wachstum regulieren, ohne dabei für den Interaktionsprozess mit P. indica direkt entscheidend zu sein. Mit Ausnahme der MAPK6 k.o.-Mutante werden die Wurzeln aller getesteten k.o.-Linien weniger durch P. indica kolonisiert als der WT. Die stärkste Reduktion der Kolonisierungsrate zeigten die MATH2 k.o. und die MAPK3 k.o.-Linie. Die Rolle eines Proteins für die Wachstumsreaktion muss damit nicht in direktem Zusammenhang mit einer Rolle bei der Kolonisierung stehen.

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Drzewiecki, Corinna: Signaltransduktion in der Interaktion zwischen Arabidopsis thaliana und Piriformospora indica. 2010.

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