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Molekulare Signatur der Symbiose zwischen Pflanzen und Bakterien

Das Wissen über die frühen Signalereignisse während der Symbiose zwischen Pflanzen und Bakterien könnte der modernen Landwirtschaft und den Bauern zugutekommen.
Molekulare Signatur der Symbiose zwischen Pflanzen und Bakterien
Hülsenfrüchte leben mit Bodenbakterien in Symbiose, die als Rhizobien bezeichnet werden. Diese Bakterien dürfen sich in den Pflanzenzellen der sogenannten Knötchen (spezielle Organe) ansiedeln und vermehren. Im Gegenzug binden sie den atmosphärischen Stickstoff an Ammonium, dass von der Pflanze dann leicht als Stickstoffquelle genutzt werden kann.

Obwohl diese Symbiose zwischen Hülsenfrüchten und Rhizobien gut bekannt ist, wissen wir nur wenig über die frühen Signalereignisse beim Aufbau dieser Beziehung. In diesem Zusammenhang suchte das EU-finanzierte Projekt SYMBIOSIGNAL nach Proteinen und Genen, die an der symbiotischen Signalisierung beteiligt sind. Um die frühen Transkriptions-Ereignisse in den Wurzeln zu analysieren, verwendeten die Wissenschaftler die Hülsenfrucht Medicago truncatula als Modellpflanze.

Mit Sequenzierungsmethoden der nächsten Generation analysierten sie das Transkriptionsprofil der Wurzeln von M. truncatula in sehr frühen symbiotischen Stadien und konzentrierten sich dabei auf die Rolle der Nod-Faktor-Signalisierung. Die Analyse wurde an Pflanzen mit Mutationen in verschiedenen Komponenten des Nod-Pfads durchgeführt, bei der fast 11.000 differentiell exprimierte Gene identifiziert wurden. Aus diesen Genen wählten die Forscher eine Reihe von Transkriptionsfaktoren aus, die an Perzeption und Biosynthese von Ethylen beteiligt sind, einschließlich der AP2/Ethylen-responsiven Faktor-Superfamilie.

Mit den laufenden Arbeiten soll die genaue Rolle dieser Gene in geeigneten mutierten Pflanzen oder durch Silencing-Experimente charakterisiert werden. Angesichts der Bedeutung von Ethylen für Keimung, Fruchtreife und andere Pflanzenprozesse könnten diese Erkenntnisse zu neuen Methoden zur Verbesserung der gegenwärtigen landwirtschaftlichen Systeme und zu höheren Ernteerträgen führen.

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Schlüsselwörter

Symbiose, Hülsenfrüchte, Rhizobien, symbiotische Signalisierung, Nod-Faktor, Medicago truncatula
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