Die arbuskuläre Mykorrhiza-Symbiose (AMS) ist eine der ältesten und am weitesten verbreiteten wechselseitigen Verbindungen zwischen Pflanzen und arbuskulären Mykorrhiza-Pilzen (AMF). Diese innige Beziehung verbessert die Aufnahme von Pflanzenmineralien, was potenziell den Ernteertrag erhöht. Darüber hinaus kann AMS die Pflanzentoleranz gegenüber biotischem und abiotischem Stress erhöhen. AMS trägt auch zu vielen Ökosystemfunktionen bei, indem es die Bodenaggregation verbessert, den Düngemittelbedarf senkt und Nährstoffverluste reduziert.
In den letzten zwei Jahrzehnten wurden mehrere Gene identifiziert, die an AMS beteiligt sind, basierend auf Änderungen in Symbiose-Phänotypen in Gen-Knockout- oder Knockdown-Mutanten. Die Beziehung zwischen pflanzlichen SSPs und AMS bleibt jedoch weitgehend unbekannt.
Kürzlich haben Wissenschaftler der University of Tennessee eine Rechenpipeline zur genomweiten Vorhersage von SSPs in Pflanzen eingerichtet und eine Reihe von Pflanzen-SSP-Kandidaten identifiziert, die möglicherweise an AMS beteiligt sind. Veröffentlicht in Gartenbauforschungenthüllte ihre vergleichende Analyse konvergente Veränderungen in der SSP-Genexpression und genregulatorischen Elementen zwischen monokotylen und eudikotylen Arten sowie eine Diversifizierung der Proteinstruktur zwischen AMF-induzierbaren SSPs und ihren eng verwandten Homologen, was darauf hindeutet, dass SSPs möglicherweise eine wichtige Rolle dabei gespielt haben Evolution von AMS in Pflanzen.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die durch Pilze induzierte Konvergenz der SSP-Sequenzen und der Genexpression mit der konvergenten Entstehung von AMS in verschiedenen Pflanzenarten zusammenhängt, und dies ist auch die erste pflanzenreiche Analyse zu SSP“, sagte Dr. Xiaohan Yang, Senior Scientist in der Synthetic Biology Group in der Biosciences Division am Oak Ridge National Laboratory.
Zusammenfassend legen die in dieser Studie identifizierten SSP-Kandidaten den Grundstein für die experimentelle Charakterisierung von AMS-verwandten Genen, um ein tieferes Verständnis der molekularen Mechanismen zu erlangen, die den Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und AMF zugrunde liegen.
Xiao-Li Hu et al, Diversität und Erhaltung von kleinen sekretierten Pflanzenproteinen im Zusammenhang mit arbuskulärer Mykorrhiza-Symbiose, Gartenbauforschung (2022). DOI: 10.1093/hr/uhac043
Bereitgestellt von der Nanjing Agricultural University The Academy of Science