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 Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns
24.04.2018 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Nano-Ampel zeigt Risiko an
24.04.2018 | Universität Duisburg-Essen

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: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

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

Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns

24.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Bestrahlungserfolg bei Hirntumoren lässt sich mit kombinierter PET/MRT vorhersagen

24.04.2018 | Medizintechnik

RWI/ISL-Containerumschlag-Index auf hohem Niveau deutlich rückläufig

24.04.2018 | Wirtschaft Finanzen

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