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Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität durch Etablierung von Pflanzenpilzsymbiose

WISSENSCHAFTENLANDWIRTSCHAFT & LEBENSMITTELSteigerung der landwirtschaftlichen Produktivität durch Etablierung von Pflanzenpilzsymbiose

Studie beschreibt einen neuen Mechanismus, der die Symbionten-Assoziationen zwischen Pflanzen und Pilzen vermittelt. Das eröffnet Möglichkeiten zur Steigerung landwirtschaftlich Produktivität in der Zukunft durch den Anbau widerstandsfähigerer Pflanzen, die weniger Wasser, Land und weniger chemische Düngemittel benötigen.

Pflanzen einen Komplex haben symbiotisch Beziehung zu Mykorrhizapilzen. Diese Pilze bilden eine Hülle um die Pflanzenwurzeln, die in einer Symbiontenbeziehung mehrere Vorteile bietet. Die Beziehung ermöglicht eine erhöhte Wasser- und Nährstoffaufnahme durch die Pflanze, insbesondere Phosphor, und im Gegenzug liefert die Pflanze den Pilzen Kohlenstoff, um sich davon zu ernähren und zu wachsen. Die Pilze erstrecken sich ziemlich lange an den Pflanzenwurzeln und somit ist jetzt ein größeres Bodenvolumen zugänglich. Fast 80 Prozent aller Landpflanzenarten haben einen mit Wurzeln assoziierten Mykorrhizapilz. Diese Beziehung ist die allgegenwärtigste und relevanteste Wechselwirkung zwischen Pflanzen und Mikroorganismen, deren zugrunde liegende Mechanismen noch erforscht werden.

In einer am 8. Juli veröffentlichten Studie in Natur Pflanzen, verwendeten die Forscher Genomsequenzierung, quantitative Genetik, Hochleistungsrechnen und experimentelle Biologie, um genetische Auslöser zu finden, die eine Symbiontenbeziehung zwischen Pflanze und Pilzich. Sie wählten Arabidopsis, eine Pflanze, die von Natur aus nicht mit dem Ektomykorrhiza-Pilz interagiert L. zweifarbig. Sie identifizierten ein spezifisches Gen, das am ehesten die symbiotische Beziehung zwischen dieser Pflanze und Pilzen im Boden kontrolliert. Anschließend haben sie diese Pflanze gentechnisch zu einer neuen Version verändert, die nun ein Protein namens G-Typ-Lectinrezeptor-ähnliches Kinase-PtLecRLK1-Protein exprimiert. Die Pflanze wurde nun mit dem Pilz inokuliert.

Das PtLecRLK1-Protein der G-Typ-Lectinrezeptor-ähnlichen Kinase vermittelt eine symbiotische Interaktion zwischen Populus – L. zweifarbig sowie die transgene Arabidopsis – L zweifarbig Systeme, da der Pilz die Wurzelspitzen der Pflanze umhüllt und eine Pilzhülle bildet, die auf eine symbiotische Bildung hinweist. Bei Modifikation eines einzelnen Gens kann ein Nicht-Wirt Arabidopsis wurde in einen Wirt für diesen Symbionten umgewandelt.

Die aktuelle Studie beschreibt einen wichtigen molekularen Schritt zur Etablierung symbiotischer Pflanzen-Pilz-Assoziationen. Ein besseres Verständnis dieser Beziehung durch das Auffinden genetischer Auslöser kann dazu beitragen, diese Symbionten-Beziehung zu nutzen, um Pflanzen unter widrigen Bedingungen wie Zugluft oder erhöhter Nährstoff- und Stickstoffaufnahme, Umgang mit Krankheitserregern usw Beziehungen. Es kann uns helfen, Pflanzen anzubauen, die weniger Wasser benötigen, weniger landwirtschaftlich Land, weniger chemische Düngemittel, widerstehen Schädlingen und Krankheitserregern und produzieren mehr Ertrag pro Hektar.

***

{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}

Quelle (n)

Labbé, J et al. 2019. Vermittlung der Pflanze-Mykorrhiza-Interaktion durch eine Lektinrezeptor-ähnliche Kinase. Natur Pflanzen. 5 (7): 676. http://dx.doi.org/10.1038/s41477-019-0469-x

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