Molekulare Ansätze zur Untersuchung der Arbuskulären Mykorrhiza

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Auf welche Art und Weise arbeiten Pilz und Pflanze bei der Mykorrhiza zusammen? Wie erkennen sie sich, wie tauschen sie die Nährstoffe aus und wie halten sie die Symbiose im Gleichgewicht? Warum sind kolonisierte Pflanzen in vielen Fällen resistenter gegenüber krankheitserregenden Mikroorganismen als nicht-kolonisierte Pflanzen? In einer Literaturübersicht aus dem Jahre 1993 stellen Klironomos und Kendrick fest, dass die molekulare Analyse solcher Fragen gegenüber anderen Fragestellungen stark vernachlässigt wurde. So befassten sich in den Jahren von 1990 bis 1993 jedes Jahr nur ungefähr 35 von 700 Mykorrhiza-relevanten Publikationen mit molekularen Untersuchungen. Von diesen 35 Untersuchungen betrafen 20 die Ektomykorrhiza, und lediglich 15 die Arbuskuläre Mykorrhiza. Dieses Verhältnis hat sich in den letzten Jahren deutlich zugunsten molekularer Fragestellungen verschoben. In Deutschland beispielsweise fördert seit dem Jahr 2000 ein eigenes DFG-Schwerpunktprogramm die Untersuchung der molekularen Grundlagen der Mykorrhizasymbiosen.

Molekulare Ansätze zur Erforschung der Arbuskulären Mykorrhizen konzentrieren sich zunehmend auf bestimmte Modellsysteme. Die Pilzpartner der Symbiose lassen sich allerdings genetisch nur sehr schwer einordnen. Deswegen konzentrieren sich die Untersuchungen bei ihnen vor allem auf die generelle Erfassung ihrer molekular-genetischen Ausstattung (). Die Pflanzenpartner hingegen sind in vielen Fällen wesentlich genauer untersucht. Ansatzmöglichkeiten für molekulare Forschungen bieten zum Beispiel bekannte Faktoren für den Transport von Nährstoffen () oder bei der Verteidigung der Pflanze gegenüber Krankheitserregern (). Solche zielgerichteten Arbeiten erfassen allerdings sicher nicht alle Facetten der Mykorrhizasymbiose. Breiter angelegte Untersuchungen richten sich deswegen ganz allgemein auf alle molekularen Unterschiede zwischen mykorrhizierten und nicht-mykorrhizierten Pflanzenwurzeln (). Daran anschliessende Arbeiten suchen nach der jeweiligen Bedeutung der gefundenen Unterschiede (). Eine weitere Ansatzmöglichkeit bieten pflanzliche Mutanten, die nicht mehr zur Ausbildung der Symbiose fähig sind (). Interessanterweise sind bei den Hülsenfrüchtlern viele solcher Mutanten nicht nur bezüglich der Ausbildung der Mykorrhiza-Symbiose gestört, sondern auch bezüglich der Ausbildung der Symbiose mit Knöllchenbakterien. Die bei diesen Pflanzen veränderten molekularen Faktoren sind also offensichtlich an der Ausprägung beider Symbiosen beteiligt.