Die Funktion von Lipiden bei der Ausbildung der Symbiosomen-Membranen in Sojabohne (Glycine max) und Lotus japonicus
Final Report Abstract
Die Umwandlung von elementarem Stickstoff in Ammonium-Verbindungen findet in den Rhizobien, Bakterien in den Wurzelknöllchen der Pflanzenfamilie der Leguminosen (Erbse, Bohne, Lotus japonicus usw.), statt. Die Rhizobien leben in symbiotischer Gemeinschaft im Cytosol der pflanzlichen Wirtszelle. Sie sind von einer bakteriellen sowie einer pflanzlichen Hüllmembran (Peribakteroidmembran, PBM) umgeben. In diesem Projekt sollte die Rolle der Membranlipide der PBM Hüllmembranen für die Knöllchenbildung und Stickstoff-Fixierung untersucht werden. Der Fokus sollte auf der Untersuchung eines Glycolipids, Diglycosyldiacylglycerol, liegen, welches in Vorarbeiten zu diesem Projekt in der PBM-Fraktion gefunden wurde. Wir konnten die Struktur dieses Lipids aus Sojabohne als Digalactosyldiacylglycerol (DGDG), einem Galactolipid, welches aus den Chloroplasten der Blätter bekannt ist, aufklären. Die DGDG Synthase-Gene DGD1 und DGD2 aus Soja werden durch die Infektion mit Rhizobien eingeschaltet. Weitere Studien wurden mit Lotus japonicus, einer Modellpflanze zum Studium der Knöllchenbildung, durchgeführt. Transgene Lotus Linien wurden erzeugt, die über einen verminderten Gehalt an DGDG in Wurzeln und Knöllchen verfügen. Diese transgenen Linien zeigen eine stark verminderte Fähigkeit zur Knöllchenbildung und Stickstoff-Fixierung nach Infektion mit Rhizobien. Aus diesen Ergebnissen ergibt sich, dass das Galactolipid DGDG für die Knöllchenbildung und Stickstoff-Fixierung essentiell ist. Das DGDG Lipid ist notwendig zur Ausbildung, Stabilisierung und Aufrechterhaltung der Funktion der PBM Membran, welche die Rhizobien in den Knöllchen umgibt. Das Ergebnis, dass Galactolipide für die Knöllchenbildung in Leguminosen (Lotus japonicus) eine essentielle Rolle spielen, war unerwartet. Diese transgenen Lotus Pflanzen werden im Rahmen von Nachfolgeprojekten weiter untersucht.
Publications
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(2004) The galactolipid digalactosyl diacylglycerol accumulates in the peribacteroid membrane of nitrogen-fixing nodules of soybean and Lotus. J. Biol. Chem. 279, 34624-34630
Gaude N., Tippmann H., Flemetakis E, Katinakis P., Udvardi M. and Dörmann P.
