Carotinoid-Metabolismus & Mykorrhiza

Auf der Grundlage verschiedener experimenteller Ergebnisse wurde ein Modell entwickelt, das eine Funktion von CH-Apocarotinoiden im Turnover von Arbuskeln postuliert. Diese Verbindungen könnten als pflanzliche Allelochemikalien auf den Pilz einwirken, um den Abbau solcher Arbuskeln zu unterstützen oder zu beschleunigen, die nur wenige oder keine Mineralstoffe an die Pflanzenzelle abgeben. Das Modell basiert u.a. auf der Beobachtung, dass weniger reife und mehr degenerierende Arbuskel nur dann auftreten, wenn CH-Derivate stark reduziert sind aber nicht bei moderater CH-Reduktion bei gleichzeitig starker MR-Reduktion (Abb. 4). Die nächste Herausforderung ist jetzt eine Validierung oder Widerlegung dieses Modells, insbesondere vor dem Hintergrund, dass der Turnover von Arbuskeln ein Zell-autonomes Phänomen zu sein scheint und bisher keine Synchronität in Arbuskelentwicklung oder Abbau beobachtet werden konnte. Eine aktuelle Forschungsrichtung hierzu ist die Identifizierung von Markern für degenerierende Arbuskel. Diese könnten in weiteren Biosyntheseschritten des CH/MR-Weges bestehen oder in anderen Komponenten eines angenommenen zellulären Programms für Arbuskel-Rückbau und Recycling seiner Überreste. Ein weiterer Ansatz wird mit der Untersuchung von Arbuskeln in ccd-Reismutanten verfolgt, die defizient (ccd7) bzw. nicht defizient (ccd8) in der CH/MR-Akkumulation sind.

Abb. 4: (A) Vier Stadien von Arbuskelentwicklung und -Abbau definiert an Wurzelzellen von Medicago truncatula. (B) Veränderungen in der Verteilung dieser Stadien in transgenen Wurzeln ("hairy roots") von M. truncatula die Kontrollkonstrukte (leerer Vektor", graue Balken) oder RNAi- Suppressionskonstrukte für DXS2 (schwarze Balken oben) bzw. CCD1 (schwarze Balken darunter) exprimieren. Nur im Falle der DXS2-Suppression ergab sich ein signifikanter Rückgang in der Zahl reifer Arbuskel, was durch stark reduzierte Transkriptmengen des Arbuskelfunktionsmarkers MtPT4 bestätigt wurde.