Die Rolle von Lipiden für die Bildung der Peribakteroid-Membran in Wurzelknöllchen und der periarbuskulären Membran während der Mykorrhiza-Bildung bei Lotus japonicus

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Dörmann
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550485493

Pflanzen aus der Familie der Fabaceae (Leguminosen) sind wichtige Eiweißpflanzen und zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, symbiotische Interaktionen mit stickstofffixierenden Rhizobien in Wurzelknöllchen einzugehen. Darüber hinaus können Leguminosen auch mit Mykorrhizapilzen eine Symbiose eingehen, um die Aufnahme von Makronährstoffen wie Phosphat zu verbessern. Bei beiden symbiotischen Interaktionen sind große Mengen zusätzlicher Membranen erforderlich, um die Peribakteroid-Membran (PBM), die die rhizobiellen Bakterien einkapselt, und die periarbuskuläre Membran (PAM), die die pilzlichen Arbuskeln innerhalb des Zytosols der Wirtszelle umgibt, zu etablieren. Da alle Nährstoffe und Signalmoleküle die Membranbarriere zwischen Wirt und Symbiont passieren müssen, wird davon ausgegangen, dass die Lipide in der PBM und PAM für die Etablierung der Symbiose von großer Bedeutung sind. Wir haben bereits das Galaktolipid Digalactosyldiacylglycerol (DGDG) in der PBM identifiziert, und später wurde gezeigt, dass DGDG für die Entwicklung von stickstofffixierenden Knöllchen wichtig ist. Die genaue Lipidzusammensetzung der PBM blieb jedoch unbekannt, und es ist immer noch nicht bekannt, ob DGDG auch in der PAM eine Rolle spielt. Darüber hinaus ist unklar, welche DGDG-Synthase-Gene für die DGDG-Produktion während der Nodulation oder Mykorrhiza-Bildung relevant sind. Wir werden die wichtigsten Lipidklassen (Glycerolipide, Sphingolipide, Sterolipide) in der PBM mit modernen lipidomischen Ansätzen messen. Wir haben drei DGDG-Synthase-Gene in der Modellleguminose Lotus japonicus identifiziert und Insertionsmutanten für alle drei Gene isoliert. Wir werden die Rolle der verschiedenen DGDG-Synthasen für die DGDG-Produktion während der Nodulation und Mykorrhiza-Bildung entschlüsseln. Schließlich werden wir herausfinden, ob DGDG auch bei der PAM-Bildung eine Rolle spielt und ob DGDG für die Mykorrhiza-Etablierung wichtig ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen