Wurzelpilze in Blättern entdeckt
Jenaer Forscher haben erstmals den Marker für eine Mykorrhiza-Besiedelung der Wurzeln auch in Blättern nachgewiesen. Dieser Fund könnte für Züchter relevant werden.
Pflanzen holen sich ihre benötigten Nährstoffe aus dem Boden und nehmen sie über ihre Wurzeln auf. Doch viele Nährstoffe sind schwer löslich und können nicht ohne weiteres in ausreichenden Mengen aufgenommen werden. Deswegen gehen viele Pflanzen Symbiosen mit Pilzen ein, die bei der Nährstoffaufnahme helfen. Tatsächlich leben über 70% der höheren Pflanzen in Symbiose mit den sogenannten arbuskulären Mykorrhiza-Pilzen, die vermutlich mehr als 400 Millionen Jahre alt sind. Die Pilze besiedeln die Wurzeln der Pflanzen, dadurch können diese beispielsweise Phosphat besser aufnehmen – ein wichtiger, aber knapper Nährstoff. Zusätzlich schützen die Mykorrhiza-Pilze die Pflanzen gegen biotische und abiotische Stressfaktoren, wie Schädlingsbefall, Krankheitserreger und Trockenheit.
Mykorrhiza-spezifische Veränderungen in Blättern sichtbar
Ob der Pilz vorhanden ist und Pflanzen in Symbiose mit ihm leben, konnte bisher aber nur durch das Ausgraben der Wurzeln festgestellt werden. Dabei wurde jedoch meist die Pflanze zerstört. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena haben nun erstmals in den Blättern der Tabakart Nicotiana attenuata Substanzen identifiziert, die eine Besiedelung mit den Mykorrhiza-Pilzen anzeigen. Wie die Pflanzenforscher im Fachjournal „eLIFE“ berichten, haben sie für ihre Untersuchungen die Inhaltsstoffe aus den Blättern mit einem hoch empfindlichen Verfahren analysiert und mit denen aus Pflanzen verglichen, die nicht in Symbiose mit Mykorrhiza-Pilzen leben. „Durch gezielte, hochempfindliche Massenspektrometrie haben wir Mykorrhiza-spezifische Veränderungen auch in oberirdischen Teilen von Pflanzen entdeckt", beschreibt Ming Wang, Erstautor der Studie, die Ergebnisse.
Diese Mykorrhiza-spezifischen Veränderungen, die sogenannten Blumenol-C-Derivate, sind schon länger ein eindeutiger Marker für die Besiedelung mit dem Pilz. Bisher konnten sie allerdings nur in den Wurzeln nachgewiesen werden. „Die Blumenole werden höchstwahrscheinlich lokal in der Wurzel produziert und anschließend zu anderen Pflanzenteilen transportiert", erklärt Martin Schäfer, Mitautor der Studie, die Resultate.
Pflanzen wie die wilde Tabakart Nicotiana attenuata bilden Blumenol-C-Derivate (blau) in ihren Wurzeln, wenn sie eine funktionelle Lebensgemeinschaft mit arbuskulären Mykorrhiza-Pilzen (pink) eingegangen sind. Die Substanzen werden in die Blätter transportiert und können als Blattmarker für erfolgreiche Symbiosen mit Wurzelpilzen genutzt werden.
Neues Werkzeug für die Mykorrhiza-Forschung
Den Jenaer Pflanzenforschern gelang es sogar, die Anreicherung von Blumenolen im Blattgewebe bei verschiedenen Pflanzenarten, einschließlich wichtiger Getreidesorten und Gemüsearten, nachzuweisen. Somit haben sie ein neues und verhältnismäßig einfaches Werkzeug für die Mykorrhiza-Forschung und Pflanzenzüchtung entwickelt. „Unser leicht zugänglicher und schnell zu analysierender Marker für die Kolonisierung mit arbuskulären Mykorrhiza-Pilzen kann für die Erforschung dieser Symbiose sehr nützlich sein. Nicht nur Züchtungsprogramme, die auf Hochdurchsatz-Screenings angewiesen sind, könnten stark profitieren, auch grundlegende Erkenntnisse zur Informationsübertragung von Pflanze zu Pflanze über Wurzelpilznetzwerke werden ermöglicht", verdeutlicht Ian Baldwin, Leiter der Abteilung Molekulare Ökologie, die Bedeutung der Forschungsergebnisse. Das neue Mykorrhiza-Nachweisverfahren könnte helfen, gezielt Pflanzen mit dieser Symbiose zu erzeugen und so deren Phosphatversorgung zu gewährleisten.
jmr
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