Bodenpilze, sogenannte Ektomykorrhiza (ECM), können in Pflanzenwurzeln eindringen und Wirtspflanzen im Austausch gegen Zucker mit Wasser und Nährstoffen versorgen. Diese symbiotische Beziehung kommt der Pflanze zugute und steigert ihr Wachstum. Um von diesen Pilzen zu profitieren und sich gleichzeitig vor schädlichen Pilzen wie Krankheitserregern zu schützen, haben Pflanzen eine komplexe Regulierungsebene entwickelt, die bestimmt, welche Pilze ihr Wurzelsystem besiedeln können.
Forscher haben kürzlich die zugrunde liegenden pflanzlichen Signalprozesse innerhalb dieser Regulationsebene identifiziert, die es einer ECM-Art ermöglichen, Wurzeln zu besiedeln. Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Zellen.
Die Verbesserung der Pflanzengesundheit und des Pflanzenwachstums unter widrigen Bedingungen ist für nachhaltige Ökosysteme wichtig. Diese Forschung liefert ein detailliertes Verständnis dafür, wie ein einzelnes Gen molekulare Signalwege umprogrammieren kann, um es nützlichen Pilzen zu ermöglichen, Pflanzenwurzeln zu besiedeln. Das Verständnis dieser Signalwege wird Wissenschaftlern dabei helfen, neue Strategien zu entwickeln, um selektiv eine vorteilhafte Symbiose herbeizuführen und gleichzeitig die Tür für Krankheitserreger verschlossen zu halten. Dies wird zu Strategien zur Pflanzenzüchtung für eine verbesserte Produktivität und Nachhaltigkeit führen.
In einer früheren Studie identifizierten die Forscher eine G-Typ-Lektinrezeptor-ähnliche Kinase (PtLecRLK1) als genetischen Faktor, der die Wurzelbesiedlung eines nützlichen Pilzes, Laccaria bicolor, in Populus trichocarpa ermöglicht. Die Wissenschaftler haben gezeigt, dass dieses einzelne Gen gentechnisch in Nicht-Wirtspflanzen wie Rutenhirse eingebaut werden kann, um eine Pilzbesiedelung zu ermöglichen, die der ähnelt, die wir in ihrem natürlichen Wirt beobachten. PtLecRLK1 befindet sich auf der Oberfläche von Pflanzenwurzelzellen und erkennt das Vorhandensein von L. bicolor und programmiert die intrazelluläre Signalübertragung neu, um dessen Kolonisierung zu ermöglichen.
In dieser Studie verwendeten die Forscher massenspektrometrische Phosphoproteomik, um relevante Signalwege zu identifizieren, die mit der PtLecRLK1-Expression in Rutenhirse verbunden sind. Die Ergebnisse des Teams zeigen, dass PtLecRLK1 in pflanzliche Abwehrmechanismen eingreift, um die Etablierung und Aufrechterhaltung der L. bicolor-Kolonisierung zu erleichtern.
Mehr Informationen:
Him Shrestha et al, Lectin Receptor-like Kinase Signaling while Engineered Ectomycorrhiza Colonization, Zellen (2023). DOI: 10.3390/cells12071082