Die Bakterien werden hierzu in speziellen Organen, den Wurzelknöllchen beherbergt, in denen günstige Bedingungen für die Stickstofffixierung herrschen.
Die potenzielle Fähigkeit zu dieser Symbiose wurde vermutlich bereits bei einem gemeinsamen Vorfahren angelegt, die konkrete Knöllchenbildung entwickelte sich dann aber innerhalb der einzelnen Ordnungen unabhängig voneinander.
Martin Parniske möchte nun im Rahmen seines ERC Projekts am Beispiel der Rosenartigen untersuchen, welche genetischen Schalter betätigt werden müssen, um die Symbiose mit stickstofffixierenden Bakterium Frankia zu ermöglichen.
www.uni-muenchen.deSuccessful symbiosis is preceded by an exchange of molecular signals between the bacteria and the roots of their prospective hosts, which induce the plant to form new plant organs, so-called root nodules that are colonized by the symbiotic bacteria and provide ideal conditions for nitrogen fixation.
A genetic predisposition to form such symbioses was probably present in the common ancestor of the four orders, but the actual ability to form root nodules developed independently in each.
In his ERC project Martin Parniske plans to identify the genetic factors that enable representatives of the order Rosales to form a symbiosis with nitrogen-fixing bacteria of the genus Frankia because it infects a wide range of host species and can fix nitrogen in the presence of atmospheric concentrations of oxygen.
www.uni-muenchen.deDiese Signale werden für die völlige Neuprogrammierung der Wurzelzellen und Ausbildung von Wurzelknöllchen verantwortlich gemacht “, sagt der LMU-Genetiker Martin Parniske, dessen Team es nun gelang, ein entscheidendes Protein zu identifizieren, das mithilft, diese Calciumsignale zu interpretieren und in adäquate Genaktivierung zu übersetzen.
Spontane Knöllchenbildung auch ohne Bakterienkontakt„Wir konnten nachweisen, dass das Protein CYCLOPS, dessen Funktion bisher rätselhaft war, an der Umsteuerung der Entwicklung entscheidend beteiligt ist“, sagt Parniske.
CYCLOPS ist die ausführende Komponente eines Proteinkomplexes, der das Calcium-Signal dekodiert und als Konsequenz symbioserelevante Gene aktiviert.
www.uni-muenchen.deTogether with members of his research group, Parniske has identified a protein which plays a crucial role in translating these signals into a specific pattern of gene activity that leads to the development of root nodules.
Spontaneous root-nodule formation “We were able to show that a protein called CYCLOPS, whose function had remained enigmatic for many years, is involved in the redirection of cell differentiation,” says Parniske.
CYCLOPS is a component of a protein complex that interprets the calcium signals and, as a consequence, activates genes required for the establishment of the symbiosis.
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