The beneficial fungus Piriformospora indica confers benefits to plants under low-phosphate stress conditions

Bakshi, Madhunita GND

P. indica, a root endophytic fungus, lives in beneficial relationship with plants and protects them from biotic and abiotic stresses. Despite its positive impact on the host, little is known about the genes involved in stress tolerance. In Arabidopsis, a whole cascade of genes participates in abiot-ic stress tolerance responses, starting from stress perception to transcriptional activation of downstream target genes. Inorganic phosphate (Pi) limitation is one of the major abiotic stresses for plants used in agriculture. P. indica is known to improve the nutritional status of the plant by transporting soluble Pi to the host. I identified target genes of P. indica under low Pi (LP) stress conditions in Arabidopsis roots. Understanding the function of the genes and their gene products is of critical importance for the development of transgenic strategies and to improve low Pi stress tolerance in crops. Furthermore, WRKY6 functions as a repressor of several Pi-related processes in LP-exposed Arabidopsis roots, among them are Pi transporter and metabolism genes. Besides stimulation of the Pi metabolism in the wrky6 mutant under LP conditions, P. indica also in-duced root growth development and this effect was stronger in the wrky6 background than in the WT. Using this system, I showed that the three unrelated factors “presence of P. indica”, “Pi lim-itation” and “absence of WRKY6” promote Pi metabolism and root development in Arabidopsis. I identified genes, which participate in establishing the benefits for the plant.

Der Wurzelendophyt P. indica lebt in wechselseitigen Beziehungen mit Pflanzen und schützt diese vor biotischen und abiotischen Belastungen. Trotz seines positiven Einflusses ist sehr wenig über die Gene, die in die Stresstoleranz involviert sind, bekannt. Für Arabidopsis ist eine Reihe an Genen bekannt, die in die abiotische Stressantwort involviert sind, beginnend mit der Stresserkennung bis hin zur transkriptionelen Aktivierung nachgeschalteter Gene. Einer der größten abiotioschen Umweltfaktoren bei Nutzpflanzen ist der Mangel an anorganischem Phosphat (Pi) im Boden. Durch den Transport von verfügbarem Pi verbessert P. indica den Nährstoffhaushalt der Pflanze. Ich habe Zielgene von P. indica identifiziert, die unter Pi-Mangel in Arabidopsis-Wurzeln reguliert werden. Es wird wichtig sein, die Funktionen dieser Gene und deren Produkte zu verstehen, um die Stresstoleranz von Nutzpflanzen bei geringer Phosphatverfügbarkeit biotechnologisch zu erhöhen. Weiterhin konnte ich zeigen, dass WRKY6 als wichtiger Repressor verschiedener Pi-regulierter Prozesse in Wurzeln von Arabidopsis Pflanzen fungiert, die unter Pi-Mangel leiden. Darzu gehören Gene für Pi-Transporter und Metabolismus. Neben der Stimulation des Pi-Metabolismus fördert P. indica auch das Wurzelwachstum und die Wurzelentwicklung in der wrky6 Mutante unter Pi-limitierenden Bedingungen, wobei der stimulierende Effekt des Pilze bei der Mutante größer ist als beim Wildtyp. Mit Hilfe diese Modellsystems konnte ich zeigen, dass die drei nicht in Beziehung zueinander stehenden Faktoren „Anwesenheit von P. indica“, „Pi-Mangel“ und „Fehlen von WRKY6“ die Phosphataufnahme und das Wurzelwachstum fördern. Ich habe Gene identifiziert, die an dieser vorteilhaften Entwicklung der Wurzel beteidigt sind.

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Bakshi, Madhunita: The beneficial fungus Piriformospora indica confers benefits to plants under low-phosphate stress conditions. 2015.

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