Die Rolle von Lotus japonicus Thioesterasen im Lipidstoffwechsel und im Kohlenstoffaustausch mit dem arbuskulären Mykorrhizapilz Rhizophagus irregularis

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Dörmann
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286187598

Pflanzen der Fabaceae (z. B. Lotus japonicus, Medicago truncatula) gehen symbiotische Interaktionen mit arbuskulären Mykorrhizapilzen (z. B. Rhizophagus irregularis) ein. Der Pilz liefert Mineralien, insbesondere Phosphat, im Austausch für Nährstoffe aus der Pflanzenwurzel. Frühere Experimente hatten nahegelegt, dass der Pilz Hexosen aus den Wurzeln aufnimmt. Transkriptom- und vollständige Genomsequenzen sind für Rhizophagus erhältlich. Ein wichtiges Ergebnis dieser Sequenzierungen, das erst später von uns erkannt wurde, ist die Tatsache, dass Rhizophagus frei von Genen für die de novo Fettsäuresynthese ist, und dass der Pilz daher unfähig ist, Fettsäuren aus Acetyl-CoA zu synthetisieren. Aus diesem Grund ist es möglich, dass die Pflanze Lipide exportiert, die dem Pilz als Kohlenstoffquelle dienen. Mehrere Mutanten von Lotus und Medicago wurden kürzlich identifiziert, die in den Genen betroffen sind, die möglicherweise am Transfer von Lipiden von der Wurzel zur Pflanzenoberfläche oder zum Pilz beteiligt sind. Wir werden uns auf die Lotus Gene der Acyl-ACP-Thioesterasen (Fat) konzentrieren, die bei der Regulierung der Fettsäure de novo Synthese in Pflanzen beteiligt sind. Phylogenetische Analysen zeigten, dass Lotus vier Fat Gene (FATA, FatB, FatC, FatD) enthält. Die Expression von FatC ist während der Mykorrhizierung induziert. In diesem Projekt werden wir die cDNAs für alle vier Thioesterasen von Lotus in Escherichia coli exprimieren und ihre Substratspezifität bestimmen. Die entsprechenden Lotus-Mutanten (fatA, fatB, fatC, fatD) werden aus Insertions- Mutanten-Populationen isoliert und die Fettsäurezusammensetzung in verschiedenen Organen gemessen. Die Mykorrhizierungseffizienzen der Mutanten, insbesondere von fatC, sollen untersucht werden. Wir werden Lipidvorstufen messen und Lipid-Markierungsexperimente mit fatC durchführen, um den Fluss von Lipiden aus der Pflanzenwurzel in den Pilz zu verfolgen. In Kollaboration werden wir Lipide in weiteren Medicago Mutantenlinien messen, die im Lipid-Stoffwechsel gestört sind. Diese Experimente werden dazu beitragen, die Rolle von Lipiden für die Etablierung von arbuskulären Mykorrhiza-Interaktionen zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen