Proteininteraktionen verbessern Pilzsymbiose in Tomatenpflanzen

Forscher haben herausgefunden, wie zwei Proteine interagieren und die Symbiose zwischen Tomatenpflanzen und arbuskulären Mykorrhizapilzen (AMF) fördern, was die Phosphoraufnahme (P) der Pflanzen begünstigt. Die Studie zeigt, dass das Protein SlDELLA an SlPIF4 bindet, dessen Stabilität und Transkriptionsaktivität reduziert und so die Entwicklung der Symbiose und die Phosphorverwertung fördert.

Die arbuskuläre Mykorrhiza-Symbiose (AMS) ist für Pflanzen unerlässlich, um Phosphor in landwirtschaftlichen Böden zu gewinnen. Dort ist dieser Nährstoff zwar reichlich vorhanden, aber nur begrenzt mobil und verfügbar. Pilze liefern der Pflanze Phosphor im Austausch gegen Kohlenhydrate. Bei Tomatenpflanzen wird diese Interaktion durch Strigolactone (SL) begünstigt, Hormone, die das Pilzwachstum im Boden stimulieren.

Die Studie zeigte, dass SlPIF4 als negativer Regulator der AMS und der symbioseninduzierten Phosphoraufnahme wirkt. Pflanzen, die so verändert wurden, dass sie SlPIF4 überexprimierten, zeigten eine reduzierte Pilzbesiedlung, während Mutanten ohne dieses Protein eine erhöhte Besiedlung und erhöhte Konzentrationen symbiosenspezifischer Phosphattransporter (PT4 und PT5) aufwiesen.

SlDELLA wiederum interagiert physikalisch mit SlPIF4 und verringert dessen Stabilität, was die Ansammlung von SLs und die Expression der Gene PT4 und PT5 fördert. In SlDELLA-defizienten Mutanten war die Symbiose beeinträchtigt, selbst wenn SlPIF4 fehlte. Dies deutet darauf hin, dass SlDELLA in der Regulation vorgelagert ist.

Die Autoren geben an, dass SlPIF4 direkt an die Promotorregionen von Genen bindet, die an der SL-Biosynthese und an Phosphattransportern beteiligt sind, und so deren Transkription hemmt. Die Anwesenheit von SlDELLA verhindert diese Bindung und fördert so die Expression dieser Gene und damit die Symbiose und die Phosphoraufnahme.

Die Forschung legt nahe, dass die genetische Manipulation der Konzentration dieser Proteine eine Strategie zur Steigerung der Effizienz der Phosphornutzung sein könnte, einer begrenzten Ressource in der Landwirtschaft. Laut den Autoren stellt der SlDELLA-SlPIF4-SLs/PTs-Signalweg ein vielversprechendes Ziel für die Entwicklung von Tomatensorten dar, die Bodenphosphor besser nutzen.

Weitere Informationen unter doi.org/10.1093/hr/uhae195

Verstehen Sie die Bedingungen

• SlDELLA: wissenschaftliche Abkürzung für das in der Tomatenart vorkommende DELLA-Protein. Schl: ist die Abkürzung für die Gattung und Art der Tomate: Solano lycopersicumIn der Biologie ist es üblich, die ersten beiden Buchstaben der Gattung und die ersten beiden Buchstaben der Art zu verwenden, um den Ursprung des Proteins oder Gens zu identifizieren. DELLA: bezeichnet eine bestimmte Familie regulatorischer Proteine in Pflanzen. DELLA-Proteine sind als Repressoren des Gibberellin-Signalwegs (GA) bekannt, einem wachstumsfördernden Pflanzenhormon.

• SlPIF4: Abkürzung für Solanum Phytochrom-Interaktionsfaktor 4. Schl: bezieht sich auf die Tomate. PIF4: steht für Phytochrom-Interacting Factor 4. PIFs (Phytochrom-Interacting Factors) sind eine Familie von Proteinen, die in Pflanzen vorkommen. Sie sind Transkriptionsfaktoren, d. h. sie binden an die DNA, um die Expression anderer Gene zu steuern.