Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Symbiose - Fettversorgung für Pilze

25.07.2017

Anders, als es in den Lehrbüchern steht: In einer Symbiose mit Mykorrhiza-Pilzen versorgen Pflanzen ihre Partner nicht nur mit Zucker, sondern auch mit Fetten, wie LMU-Wissenschaftler zeigen.

Mehr als 80 Prozent aller Landpflanzen leben in Symbiose mit Mykorrhiza-Pilzen. Die Pilze nehmen anorganische Nährstoffe – vor allem Phosphat und Stickstoff – aus dem Boden auf und stellen sie den Pflanzen zur Verfügung. Im Gegenzug versorgen Pflanzen die Pilze mit energiereichen Kohlenhydraten.


Hyphen und Sporen des Mykorrhizapilzes Rhizophagus irregularis mit einer Wurzel. Die Sporen sind gefüllt mit Zellkernen und Ölen. Scala = 500 µM.

Foto: Andreas Keymer

Quelle: LMU

Ein Team um die LMU-Biologin Caroline Gutjahr hat in Zusammenarbeit mit den Arbeitsgruppen von Peter Dörmann (Universität Bonn), Wolfgang Eisenreich (TU München) und Martin Parniske (LMU) nun die gängige Lehrbuchmeinung widerlegt, dass die Pflanze ihrem Partner ausschließlich Zucker als Kohlenstoffquelle liefert: Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass auch Fette an den Pilz abgegeben werden. Über ihre Ergebnisse berichten sie im renommierten Fachmagazin eLife.

Mykorrhiza-Pilze sind wie alle Organismen auf Lipide – also Fette und fettähnliche Substanzen – angewiesen, da diese unter anderem für den Aufbau zellulärer Membranen und als Energiespeicher wichtig sind. „Allerdings fehlen Mykorrhiza-Pilzen die Gene für den Hauptweg der Lipidbiosynthese, deshalb können sie bestimmte essenzielle Fettsäuren nicht selber herstellen“, sagt Gutjahr.

„Wir haben deshalb mithilfe zweier Mutanten der Modellpflanze Lotus japonicus untersucht, ob die Pflanze diesen Mangel ausgleicht.“ Lotus japonicus ist eine Leguminose, die mit Klee, Erbsen, Bohnen und Linsen verwandt ist. Die von Gutjahrs Team gefundenen Mutanten tragen Veränderungen in Genen, die für die Fettsäure- und Lipidbiosynthese eine wichtige Rolle spielen.

Sie werden signifikant weniger durch Mykorrhiza-Pilze besiedelt als der Wildtyp. Insbesondere können sich die stark verzweigten Arbuskel – bäumchenförmig verzweigte Pilzhyphen in den Pflanzenwurzeln, an denen der Nährstoffaustausch mit der Pflanze stattfindet – nicht voll entwickeln.

Ein umfassendes Screening der Fettsäuren und Lipide in den mykorrhizierten Wurzeln der Lotus japonicus-Wildform und der Mutanten zeigte, dass bestimmte Pilz-spezifische Fettsäuren in der Mykorrzhiza der Mutanten entweder gar nicht oder nur in sehr geringen Mengen vorkommen.

„Dies brachte uns zu der Annahme, dass der Pilz, wenn er eine Lipidbiosynthese-Mutante besiedelt, an Lipidmangel leidet“, sagt Andreas Keymer, Doktorand und Erstautor der Studie. Mithilfe von stabilen Kohlenstoff-Isotopen wiesen die Wissenschaftler nach, dass der Lotus-japonicus-Wildtyp tatsächlich Lipide an den Pilz überträgt – die Pflanze ernährt den Pilz also nicht nur mit Zucker, wie bisher gedacht, sondern auch mit Fetten.

Die Wissenschaftler nehmen an, dass der Pilz die Lipide verwendet, um so schnell wie möglich ein dichtverzweigtes und weitreichendes Hyphennetzwerk zu bilden. Auch für die Sporenbildung benötigt der Pilz große Mengen an Lipiden. Als nächstes wollen die Wissenschaftler untersuchen, über welche Mechanismen die pflanzlichen Lipide zum Pilz transportiert werden.

„Außerdem ist es wichtig, herauszufinden, in welchen Verhältnis Zucker und Lipide dem Pilz zur Verfügung gestellt werden“, sagt Gutjahr. Das kann Hinweise darauf geben, wie viel Energie die Pflanze in den Pilz investiert, da die Herstellung von Lipiden mehr Energie erfordert als die von Zuckern. Ein besseres Verständnis dieser symbiontischen Lipidbiosynthese könnte dazu beitragen, Symbiose-optimierte Nutzpflanzen zu züchten.

Publikation:
Lipid transfer from plants to arbuscular mycorrhiza fungi
Andreas Keymer, Priya Pimprikar Vera Wewer, Claudia Huber, Mathias Brands, Simone L. Bucerius, Pierre-Marc Delaux, Verena Klingl, Edda von Röpenack-Lahaye, Trevor L. Wang, Wolfgang Eisenreich, Peter Dörmann, Martin Parniske, Caroline Gutjahr
eLife 2017
https://elifesciences.org/articles/29107

Kontakt:
Dr. Caroline Gutjahr
Emmy Noether Research Group Leader
Faculty of Biology - Genetics
Tel.: +49 (0)89 / 2180-74740
mobil: +49 (0)1522/ 2096091
http://www.genetik.biologie.uni-muenchen.de/Staff/team_gutjahr/gutjahr/index.htm...

Luise Dirscherl | Ludwig-Maximilians-Universität München
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Berichte zu: Fettsäuren Lipide Mutanten Mykorrhiza-Pilze Pilz Symbiose

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie
23.01.2018 | Uniklinik Köln

nachricht Lebensrettende Mikrobläschen
23.01.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lebensrettende Mikrobläschen

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018 | Maschinenbau

CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics