@phdthesis{Watzke2009,
  author    = {Watzke, Katja},
  title     = {Differenzielle Expression von Glomus intraradices Genen in unterschiedlichen Entwicklungsstadien der arbuskul{\"a}ren Mykorrhiza},
  institution = {Institut f{\"u}r Mikrobiologie},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Wurzeln der meisten Pflanzenarten leben in enger Assoziation mit Mykorrhizapilzen. Insbesondere die arbuskul{\"a}re Mykorrhiza (AM) ist weltweit bei mehr als 80 \% aller Pflanzen- und Kulturarten von Bedeutung. Es ist eine Symbiose, bei der die Wirtspflanze den Pilz mit organischem Material (Kohlenhydraten) versorgt, w{\"a}hrend im Gegenzug die Hyphen des Pilzes feinste Bodenporen erschließen und dadurch den Einzugsbereich der Wurzeln f{\"u}r Wasser und N{\"a}hrstoffe (z.B. Phosphat, Mikron{\"a}hrstoffe) vergr{\"o}ßern. Phosphat und andere N{\"a}hrstoffe werden in den Hyphen angereichert und an die Wirtspflanze abgegeben, was zu deren besserer N{\"a}hrstoffversorgung beitr{\"a}gt. In der vorliegenden Arbeit wurde der von der Firma AMykor in vivo in großen Mengen reproduzierte G. intraradices-Stamm molekularbiologisch eingeordnet und mit anderen Isolaten und kommerziellen Produkten verglichen. Zielregion der verwendeten Primer war die ribosomale DNA (rDNA), welche f{\"u}r die RNA der Ribosomen kodiert. F{\"u}r die Vergleiche wurde der Bereich der hochvariablen ITS-Region (internal transcribed spacer) genutzt. Dieser „in vivo" G. intraradices-Stamm konnte erfolgreich in eine monoxenische (in vitro) Kultur {\"u}berf{\"u}hrt werden. Die vereinzelten und sterilisierten AMykor-G. intraradices Sporen wurden zusammen mit sterilen, mit Hilfe von Agrobacterium rhizogenes transfizierten, Karottenwurzeln (Daucus carrota L. Belgien) auf N{\"a}hrmedium kultiviert. Außerdem konnten noch drei weitere Wurzelkulturen etabliert werden, Fragaria x Ananassa (Duch.) (Gatersleben), Helianthus annuus L. (Gatersleben) und Daucus carota (Gatersleben). Im n{\"a}chsten Schritt konnten eine asymbiotische, eine symbiotische und zwei subtraktive cDNA-Banken aus asymbiotischem und symbiotischem Myzel (Hyphen und Sporen) erstellt werden. Mit Hilfe der subtraktiven cDNA-Banken lassen sich G. intraradices-Gene isolieren, die speziell im asymbiotischen bzw. im symbiotischen Myzel exprimiert werden. Es konnten Expressed Sequence Tags (EST) identifiziert werden, deren putative Genprodukte eine Rolle bei der Transkription und Translation, dem Zellwachstum und der Entwicklung, dem Metabolismus und der Signaltransduktion spielen. Allerdings zeigten diese Homologievergleiche auch, dass ein Drittel der EST keine oder sehr geringe {\"A}hnlichkeit zu bekannten Genen aufweist und ihre Funktion damit unbekannt bleibt. Sowohl asymbiotisches, pr{\"a}symbiotisches und symbiotisches Hyphenmaterial (ERM) als auch mit G. intraradices infiziertes Wurzelmaterial dienten als Ausgangsmaterial f{\"u}r die Expressionsanalyse der isolierten Gene. Diese Expressionsanalysen zeigten, dass einige dieser putativen Gene nur im symbiotischen Stadium exprimiert werden. Zum Beispiel konnte ein EST mit Homologie zu einer Diacylglycerol-O-acyltransferase von Umbelopsis ramanniana isoliert werden. Mittels RT-PCR konnte eine Expression nur im ERM nicht aber im asymbiotischen, pr{\"a}symbiotischen und im symbiotischen Stadium (Sporen, Hyphen und IRM) nachgewiesen werden. Dieses Enzym ist wahrscheinlich auch bei G. intraradices am Lipid-Stoffwechsel beteiligt und katalysiert die Bildung von Triacylglycerin aus Diacylglycerin. Auch ein EST, welches Homologie zu einer Fetts{\"a}uredioxygenase ppoA von Aspergillus aufweist, konnte mit Hilfe von Datenbankvergleichen gefunden werden. Dieses Gen ist in die Biosynthese des, von der Linols{\"a}ure abgeleiteten Oxylipin psiBα involviert und damit in die Entwicklung des anamorphen und telomorphen Stadiums, wobei eine Deletion des ppoA-Genes zu einer Reduktion der asexuellen und sexuellen Sporen f{\"u}hrt. Von G. intraradices und allen anderen Glomus Spezies wurde noch kein sexuelles Stadium beschrieben. So k{\"o}nnte die Fetts{\"a}uredioxygenase hier an der Sporulation beteiligt sein. Da die Expression nur im ERM nachgewiesen werden konnte, w{\"a}re dies durchaus denkbar. F{\"u}r das putative G. intraradices Fumaratreduktase-Gen (Gint(Fr)) konnte das vollst{\"a}ndige ORF isoliert werden. Die Gint(Fr)-cDNA umfasst ein 1533 Bp großes offenes Leseraster, das 511 Aminos{\"a}uren kodiert. Gint(Fr) weist Homologie zu dem OSM1 Gen von Saccharomyces cerevisiae auf und katalysiert die Reduktion von Fumarat zu Succinat. Nur eine EST-Sequenz konnte als vollst{\"a}ndiges ORF aus der cDNA-Bank isoliert werden. Die full-length Gint(Cbp)-cDNA umfasst ein 297 Bp großes offenes Leseraster, das 99 Aminos{\"a}uren kodiert. Ein NCBI-Datenbank-Vergleich zeigte, dass es sich um ein Putativ-Cruciform-DNA-binde-Protein mit {\"A}hnlichkeit zu dem HMP1 Gen von Ustilago maydis handelt. Dieses Protein ist in die strukturelle Aufrechterhaltung der DNA involviert. Einige der hier isolierten Gene wurden als Sonden f{\"u}r eine Filterhybridisierung eingesetzt. Hier war es m{\"o}glich, mykorrhizierte (mit G. intraradices) von nichtmykorrhizierten Pflanzen zu unterscheiden. Nun kann versucht werden, {\"u}ber Quantifizierung der in einer Probe enthaltenen Mykorrhizapilz-DNA eine Aussage {\"u}ber den Mykorrhizierungsgrad der Wurzel zu treffen und den Test in der Qualit{\"a}tskontrolle und -sicherung einzusetzen.},
  subject      = {VA-Mykorrhiza},
  language  = {de}
}