Universität zu Köln

Die Wurzeln gesunder und asymptomatischer Pflanzen werden von einer erstaunlichen Vielfalt von Mikroben besiedelt, darunter Bakterien, Pilze und Oomyceten (dh die Wurzelmikrobiota), und dennoch haben Pflanzen ein komplexes, mehrschichtiges Immunsystem entwickelt, das die Invasion von Mikroben erkennt und Selbst von Nicht-Selbst unterscheidet. Obwohl die angeborene Immunität von Pflanzen unter Laborbedingungen zwischen einer bestimmten Mikrobe und einer bestimmten Pflanze eingehend untersucht wurde, bleibt unser Verständnis dieser komplexen Maschinerie in einem natürlichen (d. h. gemeinschaftlichen) Kontext, insbesondere bei Pflanzenwurzeln, spärlich. Jüngste Studien zeigen, dass bestimmte Sektoren des pflanzlichen Immunsystems, nämlich Phytohormone und von Tryptophan abgeleitete (Trp-abgeleitete) Sekundärmetaboliten, eine wichtige Rolle bei der Etablierung der pflanzlichen Mikrobiota spielen. Es ist noch nicht bekannt, welche Wege für eine kontrollierte Akkommodation von kommensalen Mikroben erforderlich sind, was wiederum zu einer Förderung des Pflanzenwachstums führt. Eine wichtige Hypothese ist, dass die Besiedlung durch pathogene und nützliche Mikroben als Selektionsdruck auf die angeborene Immunität von Pflanzen wirkt und die Aufgabenteilung zwischen verschiedenen Immunitätswegen erzwingt. Anhand von Experimenten in einem natürlichen Erde, kombiniert mit Mikrobiota-Rekonstitutionsexperimenten in einem gnotobiotischen System mit einer synthetischen Gemeinschaft mit mehreren biologischen Königreichen und einer Reihe von immungeschwächten Pflanzen, testete ich, inwieweit verschiedene Pflanzenimmunsektoren für die durch Kommensal induzierte Förderung des Pflanzenwachstums erforderlich sind. Ich liefere neue Beweise für die Bedeutung der Wechselwirkung zwischen bakteriellen Kommensalen und Trp-abgeleiteten Biosynthesewegen der Sekundärmetaboliten und den Co-Rezeptoren BAK1 und BKK1 bei vorteilhaften Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Mikrobiota, insbesondere bei der Vermittlung der vorteilhaften wachstumsfördernden Wirkung von Arabidopsis thaliana (A. thaliana). In dieser Arbeit zeige ich, dass nicht nur das Wachstum im vegetativen Stadium in Trp-Metabolismus und Corezeptor Mutanten beeinflusst wird, sondern dass die Mutationen die Pflanzen während ihres Fortpflanzungsstadiums beeinflussen. Insbesondere zeigte ich, dass bakterielle Kommensalen und von Trp-abgeleitete Sekundärmetaboliten des Wirts zusammenwirken, um das Überwachsen von Pilzen in Pflanzenwurzeln zu verhindern und so die Homöostase zwischen Wirt und Mikroben zu fördern. Zusätzlich habe ich ein funktionierendes gnotobiotisches System entwickelt, das die Unterbringung von A. thaliana-Pflanzen in ihrem Fortpflanzungsstadium ermöglicht und das Potenzial hat, zukünftige Forschungen über die Wirkung von Mikrobiota auf die Fitness von Pflanzen in hohem Maße zu erleichtern, was eine höhere biologische Relevanz der erhaltenen Ergebnisse ergibt.

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