Stickstofftransport in Mykorrhiza

• Applicant: Professor Dr. Daniel Wipf
• Subject Area: Organismic Interactions, Chemical Ecology and Microbiomes of Plant Systems
• Term: from 2002 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5369819

In den Waldböden der Nordhemisphäre ist Stickstoff oft ein begrenzender Faktor für die Pflanzenernährung. Pflanzen, die auf nährstoffarmen, organischen Böden wachsen, sind daher auf spezialisierte Mikroorganismen wie Mykorrhizapilze im Boden angewiesen, die sie bei der Mobilisierung von Nährstoffen aus organischem Material unterstützen, indem sie über ihr immenses Netzwerk feinster Hyphen Nährstoffe aufnehmen und der Pflanze zuführen. Mykorrhiza nehmen als anorganische Stickstoffquelle hauptsächlich Ammonium aus dem Boden auf. Ein paar Arten sind auch in der Lage, Nitrat zu nutzen. Stickstoff wird im Pilz in Glutamat, Alanin oder Glutamin metabolisiert. Diese Aminosäuren werden dann über Exporter im Hartig'schen Netz und pflanzliche Aminosäureimporter in die Pflanze transferiert. EktomykorrhizaPilze sind zudem in der Lage, Aminosäuren und Oligopeptide als Abbauprodukte organischer Verbindungen direkt aus dem Boden aufzunehmen und sie an den pflanzlichen Partner weiterzuleiten. Der Zugriff auf solche Stickstoffquellen ist sehr wichtig, da in dem Humushorizont in dem sich Mykorrhiza entwickeln, mehr als 80% des Stickstoffes in organischer Form vorliegen können. Diese Importer müssen dann auf der Transferseite zur Pflanze abgeschaltet werden, um ein futile cycling zu verhindern. Die beiden Sorten von Transportsystemen der Ektomykorrhizapilze und die pflanzlichen Aufnahmesysteme sind bisher weder biochemisch noch molekularbiologisch untersucht. Dagegen sind zumindest Aufnahmesysteme aus Pflanzen (Arabidopsis thaliana) bzw. aus dem niederen Pilz Saccharomyces cerevisiae detailliert untersucht. Im vorgeschlagenen Projekt soll mit molekularen Methoden der organische Stickstofftransfer in der Pilz-Pflanze-Symbiose charakterisiert werden. Durch gezielte Manipulation der Transportvorgänge, denen vermutlich eine Schlüsselstellung in der Symbioseeffizienz zukommt, soll die Interaktion von Mykorrhiza bezüglich N-Transfer detailliert charakterisiert und ggf. optimiert werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1084: Molecular Basics of Mycorrhizal Symbioses