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2014-03-21Dissertation DOI: 10.18452/16925
Arbuscular mycorrhiza in Medicago truncatula
dc.contributor.authorZhang, Haoqiang
dc.date.accessioned2017-06-18T12:59:08Z
dc.date.available2017-06-18T12:59:08Z
dc.date.created2014-03-24
dc.date.issued2014-03-21
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/17577
dc.description.abstractDie arbuskuläre Mykorrhiza (AM) ist eine mutualistische Symbiose, die die Phosphataufnahme und Pathogenresistenz von Pflanzen verbessern kann. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde die Rolle der Protonen-pumpenden ATPase MtHA1 für die AM Symbiose in Medicago truncatula untersucht. In MtHA1 Mutanten konnten AM Pilze nur noch verkürzte Arbuskel ohne typische Verzweigungen ausbilden. Dies zeigte sich auch in Expressionsmustern von Genen, die für Proteine in verschiedenen Bereichen der periarbuskulären Membran kodieren. Außerdem waren AM Pilzbesiedelung, die verbesserte Nährstoffaufnahme und die Wachstumsförderung in MtHA1 mutierten Pflanzen reduziert. Die Mykorrhiza-induzierte Resistenz (MIR) wurde näher in M. truncatula Pflanzen untersucht, die von Aphanomyces euteiches infiziert waren, dem Erreger einer Wurzelfäule in Leguminosen. In einem geteilten Wurzelsystem, das eine hohe Expression von Verteidigungsgenen aufwies, unterdrückte ein AM Pilz diese Expression und erhöhte in Folge die Empfindlichkeit für das Pathogen. In Wurzeln von Topfkulturen dagegen konnte eine typische MIR beobachtet werden, die wahrscheinlich auf erhöhter Aktivität der Jasmonat/Ethylen-regulierten Verteidigungsantwort beruht, verursacht durch eine Unterdrückung der Salizylsäuresynthese. Im Ergebnis zeigt diese Arbeit die bedeutende Rolle des Gens MtHA1 für die Bildung und Funktion der arbuskelhaltigen Zellen. Die Mutation des Gens führt zur verminderten Arbuskelverzweigung, reduzierter Phosphataufnahme und Wachstumsförderung in der Mykorrhiza und schließlich zu einer geringeren Gesamtbesiedelung durch den AM Pilz. Genexpressionsanalysen weisen darauf hin, dass unterschiedliche Mechanismen den lokalen und systemischen Wechselwirkungen zwischen AM Pilzen und Pathogenen in der Wurzel zu Grunde liegen. Verschieden physiologische Zustände von geteilten Wurzelsystemen und Wurzeln in Topfkulturen erschweren allerdings einen direkten Vergleich der beiden experimentellen Ansätze.ger
dc.description.abstractArbuscular mycorrhiza (AM) is a wide spread mutualistic symbiosis, which can improve phosphate acquisition and pathogen resistance of plants. In the current Ph.D. thesis the role of a proton pumping ATPase (MtHA1) for the AM symbiosis in Medicago truncatula was investigated. In MtHA1 mutant plants, different AM fungi only developed truncated arbuscules without forming typical hyphal branches, and this phenotype was mirrored by expression patterns of genes for proteins located in different areas of the periarbuscular membrane. AM fungal colonization, improved phosphate uptake and plant growth promotion were reduced in MtHA1 mutant plants. Mycorrhiza-induced resistance (MIR) and the nodule symbiosis were, however, not affected. MIR was further analyzed in the M. truncatula infected with Aphanomyces euteiches which causes a root-rot disease in legumes. In a split root system showing high levels of defense-gene expression, colonization of an AM fungus reduced this expression and in consequence increased susceptibility of the roots for the pathogen. In roots of pot cultures, however, a typical MIR was observed and could be based on the higher activity of jasmonate/ethylene-regulated defense responses due to suppression of salicylic acid biosynthesis. In conclusion, this work shows that the gene MtHA1 encoding a proton pumping-ATPase plays a critical role in the formation and function of arbuscule-containing cells. Expression of the mutated gene results in reduced formation of arbuscule branches. This in turn negatively influences mycorrhizal phosphate uptake, plant growth promotion and overall mycorrhizal colonization of the roots. Gene expression analyses indicate that different mechanisms underlay local and systemic interactions between the mycorrhizal fungus and the root pathogen. The different physiological stages of pot culture and split root system make a comparison of the two experimental approaches, however, difficult.eng
dc.language.isoeng
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin, Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät
dc.rightsNamensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/
dc.subjectMedicago truncatulager
dc.subjectProtonen-pumpenden ATPaseger
dc.subjectArbuskel-Verzweigungenger
dc.subjectPhosphataufnahmeger
dc.subjectMykorrhiza-induzierte Resistenzger
dc.subjectExpression von Verteidigungsgenenger
dc.subjectgeteilte Wurzelsystemeger
dc.subjectMedicago truncatulaeng
dc.subjectproton pump ATPaseeng
dc.subjectarbuscular brancheseng
dc.subjectphosphate uptakeeng
dc.subjectmycorrhiza-induced resistanceeng
dc.subjectdefense-related gene expressioneng
dc.subjectsplit-root systemeng
dc.subject.ddc630 Landwirtschaft und verwandte Bereiche
dc.titleArbuscular mycorrhiza in Medicago truncatula
dc.typedoctoralThesis
dc.subtitleinvolvement of MtHA1 in formation and symbiotic functions and molecular analysis of interaction with a root pathogen
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-100216100
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/16925
dc.identifier.alephidBV041751359
dc.date.accepted2014-03-12
dc.contributor.refereeGeorge, Eckhard
dc.contributor.refereeFranken, Philipp
dc.contributor.refereeKrajinski, Franziska
dc.subject.dnb39 Landwirtschaft, Garten
dc.subject.rvkWL 4385
dc.subject.rvkZC 14110
local.edoc.pages163
local.edoc.type-nameDissertation
local.edoc.institutionLandwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät

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