Kollaps: Identifizierung von Faktoren, die den Abbau von Arbuskeln regulieren

• Antragstellerin: Dr. Riikka Mäkilä
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576489902

Arbuskuläre Mykorrhiza (AM) ist eine evolutionär alte Symbiose zwischen der Mehrheit der Landpflanzen und Pilzen der Glomeromycotina. In dieser wechselseitigen Beziehung versorgt der Pilz die Pflanzen mit Wasser und Mineralstoffen im Austausch gegen Zucker und Lipide. AM steigert den Ertrag und Fitness von Pflanzen und macht AM zu einem vielversprechenden Bestandteil nachhaltiger landwirtschaftlicher Praktiken. Im Zentrum der Symbiose stehen verzweigte, baumartige Pilzstrukturen – die Arbuskeln –, die sich in den Zellen der inneren Rindenschicht der Wurzel entwickeln. Eine von der Pflanze synthetisierte Periarbuskelärmembran trennt die Arbuskeln vom Zytoplasma der Pflanzenzelle und bildet die Hauptschnittstelle für den Nährstoffaustausch zwischen den Symbionten. Die Entwicklung der Arbuskeln ist hochdynamisch und wird von der Pflanze entsprechend ihres physiologischen Zustands reguliert. Die Lebensdauer eines Arbuskels in einer Zelle beträgt zwischen zwei und fünf Tagen, danach kollabiert er und wird aus der Zelle entfernt. Dieselbe Zelle kann später erneut besiedelt werden. Die ephimere Natur der Arbuskeln könnte beispielsweise als Mechanismus dienen, um Pilzparasitismus zu verzhindern oder ineffiziente Strukturen zu eliminieren. Obwohl bereits mehrere Regulatoren identifiziert wurden, die die Bildung und Funktion von Arbuskeln beeinflussen, ist über die Faktoren, die ihren Kollaps steuern, bislang nur wenig bekannt. Es konnte gezeigt werden, dass der Transkriptionsfaktor MYB1 in diesen Prozess involviert ist, indem er die Expression von Genen induziert, die für hydrolytische Enzyme codieren. Dieses Forschungsprojekt zielt darauf ab, die Mechanismen zu entschlüsseln, die den Kollaps der Arbuskeln regulieren. Ich werde die Funktion und Regulation von MYB1 untersuchen, indem ich seine Zielgene und interagierenden Proteine identifiziere. Den Einstieg bildet die Entwicklung eines stadien­spezifischen visuellen Markers für kollabierende Arbuskeln. Dieser Marker wird es mir ermöglichen, degenerierende Arbuskeln im weiteren Projektverlauf leicht zu visualisieren. Um die Rolle von MYB1 beim Arbuskelkollaps besser zu verstehen, möchte ich seine Zielgene identifizieren. Dafür werde ich zwei Methoden einsetzen: RNAseq-Analyse von Mutanten- und Überexpressionslinien für einen umfassenden Überblick über alle Gene, die downstream von MYB1 liegen, sowie CUT&Tag zur Identifizierung direkter Zielgene und MYB1-Bindesequenzen. Transkriptionsfaktoren arbeiten in der Genregulation häufig in größeren Komplexen. Ich plane daher, Proximity Labeling einzusetzen, um die mit MYB1 interagierenden Proteine zu identifizieren. Die Charakterisierung dieser Proteine wird uns helfen, besser zu verstehen, wie der Kollaps der Arbuskeln reguliert wird. Auf diese Weise möchte ich eine wesentliche Wissenslücke hinsichtlich der dynamischen, entwicklungsbezogenen Regulation zentraler Strukturen innerhalb einer der weltweit verbreitetsten Symbiosen schließen.

• DFG-Verfahren: Stelle