Zielgerichtete Analysen I. Verstärkte Abwehr von Pathogenen durch mykorrhizierte Wurzeln

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Neben der generellen Suche nach Unterschieden zwischen mykorrhizierten und nicht-mykorrhizierten Wurzeln, wurden natürlich auch zielgerichtete Wege eingeschlagen. Ein interessanter Aspekt sind mögliche Parallelen bei der Reaktion der Pflanze auf Arbuskuläre Mykorrhizapilze einerseits und auf pathogene Pilze andererseits. Solche Parallelen würden darauf hindeuten, dass sich die Arbuskulären Mykorrhizapilze aus ursprünglich pathogenen Pilzen entwickelt haben.

Seit längerer Zeit ist bekannt, dass mykorrhizierte Pflanzen in vielen Fällen gegenüber verschiedenen Pathogenen besonders widerstandsfähig sind (Harley und Smith 1983, Graham 1988, Linderman 1992, Fitter und Garbaye 1994, Newsham und Mitarbeiter 1995). Diese erhöhte Widerstandsfähigkeit ist unter Umständen auf eine Aktivierung des Abwehrsystems der Pflanze durch die Mykorrhizapilze zurückzuführen. Vergleichende Untersuchungen der exprimierten Gene bei der Mykorrhizasymbiose einerseits und bei dem Kontakt der Wurzel mit einem Pathogen andererseits sollen ein erstes allgemeines Bild von möglichen Wechselwirkungen und Ähnlichkeiten liefern (Nyamsuren und Mitarbeiter 2003).

Eine moderate Aktivierung des Abwehrsystems der Pflanze bei der Kolonisierung durch Mykorrhizapilze konnte in zahlreichen Arbeiten gezeigt werden (Franken und Gnädinger 1994, Volpin und Mitarbeiter 1994, Gianinazzi-Pearson und Mitarbeiter 1995, Cordier und Mitarbeiter 1998, Shaul und Mitarbeiter 1999). Besonders intensiv wurde eine vermehrte Bildung pflanzlicher Chitinasen und anderer hydrolytischer Enzyme untersucht. Im Falle der Abwehr pilzlicher Pathogene zersetzen solche Enzyme das äußere Chitingerüst der Pilze. Auch im Fall der Kolonisierung durch Arbuskuläre Mykorrhizapilze werden diese Enzyme vermehrt gebildet, allerdings handelt es sich offenbar um andere Formen als bei der Abwehr pathogener Organismen ( Dumas-Gaudot und Mitarbeiter 1996, Pozo und Mitarbeiter 1996, Slezack und Mitarbeiter 1996, Pozo und Mitarbeiter 1998, Salzer und Mitarbeiter 2000; siehe auch Abbildung auf dieser Seite).

Chitinaseformen bei der pathogenen Interaktion: In dieser Abbildung wurden die Transkripte für verschiedene Chitinaseproteine (I, III-3 und IV) mit Hilfe der RT-PCR bei steigenden Verdünnungen der jeweiligen Proben nachgewiesen. Die Ubiquitin-Transkripte wurden als Kontrolle für die eingesetzten RNA-Mengen vervielfältigt. Die Abbildung zeigt nur einen kleinen Teil der insgesamt analysierten Proben.

Analysiert wurden einerseits unbehandelte Wurzeln (0), andererseits Wurzeln, die mit den Krankheitserregern Fusarium solani f.sp. phaseoli (F.s. ph.), Phytophthora megasperma f.sp. medicaginis (P.m. m.) und Ascochyta pisi (A.p.) behandelt worden waren. Bei den rot hervorgehobenen Signalen sind die entsprechenden Transkripte in deutlich größerer Menge vorhanden als in der unbehandelten Wurzel.

Chitinaseformen bei der Interaktion mit dem Wurzelknöllchenbakterium Rhizobium meliloti: In dieser Abbildung wurden die Transkripte für verschiedene Chitinaseproteine (I, III-3 und IV) mit Hilfe der RT-PCR bei steigenden Verdünnungen der jeweiligen Proben nachgewiesen. Die Ubiquitin-Transkripte wurden als Kontrolle für die eingesetzten RNA-Mengen amplifiziert. Die Abbildung zeigt nur einen kleinen Teil der insgesamt analysierten Proben.

Analysiert wurden unbehandelte Wurzeln (0), und behandelte Wurzeln (Rhizobium meliloti; Rh.m.), jeweils nach 1 Tag und nach 20 Tagen. Bei den rot hervorgehobenen Signalen bestehen zwischen den unbehandelten und den behandelten Wurzeln jeweils deutliche Unterschiede.

Chitinaseformen bei der Interaktion mit dem Mykorrhizapilz Glomus intraradices: In dieser Abbildung wurden die Transkripte für verschiedene Chitinaseproteine (I, III-3 und IV) mit Hilfe der RT-PCR bei steigenden Verdünnungen der jeweiligen Proben nachgewiesen. Die Ubiquitin-Transkripte wurden als Kontrolle für die eingesetzten RNA-Mengen vervielfältigt. Die Abbildung zeigt nur einen kleinen Teil der insgesamt analysierten Proben.

Analysiert wurden unbehandelte Wurzeln (0), und behandelte Wurzeln (Glomus intraradices; G.i.), jeweils nach 17 Tagen und nach 35 Tagen. Bei den rot hervorgehobenen Signalen bestehen zwischen den unbehandelten und den behandelten Wurzeln deutliche Unterschiede. Diese Chitinaseform war bei den anderen beiden Interaktionen nicht nachgewiesen worden. Sie scheint spezifisch bei der Arbuskulären Mykorrhiza aufzutreten.

Quelle:

P. Salzer, A. Bonanomi, K. Beyer, R. Vogeli-Lange, R.A. Aeschbacher, J. Lange, A. Wiemken, D. Kim, D.R. Cook, T. Boller (2000)

Differential expression of eight chitinase genes in Medicago truncatula roots during mycorrhiza formation, nodulation, and pathogen infection

Mol Plant-Microbe Interact 13, 763–777  NCBI (PMID: 10875337)

Unterschiedliche Chitinaseformen: Reaktion auf PathogeneReaktion auf RhizobiumReaktion auf MykorrhizaQuelleText
Copyright: The American Phytopathological Society
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