Einfluss von Salzstress und Pilzbesiedlung auf ausgewählte Parameter des Metabolismus von Ammophila arenaria (L.) Link

Porada, Margareta

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von Salzstress und / oder Pilzbesiedlung auf Ammophila arenaria (L.) Link (Strandhafer) untersucht. Aus den 113 aus gesunden Strandhaferpflanzen isolierten Pilzen, wurden 76 Stämme aufgrund ihrer morphologischen Eigenschaften identifiziert und 19 unterschiedlichen Genera zugeordnet. Die häufigsten Vertreter gehörten den Gattungen Fusarium (15 %), Microdochium und Phoma (jeweils 11 %) sowie Acremonium (7 %) an. Für die weiteren Experimente wurden zwei Pilzisolate mit pathogenen Eigenschaften (Fusarium culmorum und Gauemannomyces graminis) sowie zwei Endophyten (Acremonium strictum und Microdochium bolleyi) ausgesucht. Bei der Durchführung der Versuche wurden die A. arenaria- Pflanzen über vier Wochen ohne Salz kultiviert bzw. mit 125, 250 und 375 mM NaCl gestresst und / oder mit jeweils einem der Pilze inokuliert. Nach dem Ablauf der Experimente wurden bei den Pflanzen die Biomasse, die Veränderungen des Aminosäuren- sowie Zucker- und Zuckeralkoholpools und die Aktivitäten von zwei Schlüsselenzymen ermittelt: Fd-GOGAT und delta-1-P5CS. Die Regulation der Expression der PDH wurde mittels semiquantitativer RT-PCR analysiert. Die Kolonisierung von A. arenaria mit dem Endophyten M. bolleyi hatte eine signifikante Zunahme der Biomasse gegenüber der Kontrolle zur Folge. Die gleichzeitig mit dem Pilz inokulierten und mit 125 und 250 mM NaCl gestressten Pflanzen zeigten, im Vergleich zur Kontrolle, keine Reduktion der Biomasse. Die Zunahme von L-Pro in den salzgestressten Pflanzen bestätigt die bedeutungsvolle Funktion von Prolin im Schutz der Pflanze gegen den Salzstress. Die gleichzeitige Abnahme der L-Glu-Konzentration impliziert, dass es in die durch den osmotischen Stress induzierte Prolinbiosynthese involviert ist. Die mit der Steigerung des NaCl-Gehaltes korrelierende Aktivitätszunahme von P5CS und eine Runterregulation von PDH weisen auf eine reziproke Regulation der beiden Enzyme unter Salzstressbedingungen hin.

The influences of salt stress and of inoculation with fungi on growth and metabolism of Ammophila arenaria (L.) Link (marram grass) were investigated. From the 113 fungal strains isolated from healthy marram grass, 76 isolates were identified according to morphology and assigned to 19 different genera. The most common representatives were species of the genus Fusarium (15%), Microdochium (11%), Phoma (11%) and Acremonium (7%). Two pathogens (Fusarium culmorum and Gauemannomyces graminis) and two endophytes, i.e. those that did not cause disease symptoms (Acremonium strictum and Microdochium bolleyi) were singled out for further experiments. To determine the effects of salt stress A. arenaria was stressed for 4 weeks with increasing NaCl concentrations (125, 250 and 375 mM) with and without fungal colonization. Changes in the amino acid, sugar and sugar alcohol pools as well as activities of the respective enzymes delta-1-P5CS and Fd-GOGAT were measured. The expression of PDH was analyzed using semi-quantitative RT-PCR. For this analysis a primer was designed to specifically measure the expression of PDH. Colonization of non-salt stressed A. arenaria with the endophytic fungus M. bolleyi resulted in a significant increase in biomass. Colonization with the same fungus with 125 and 250 mM NaCl prevented a reduction of biomass as occurs in the uninoculated and salt stressed controls. Increasing salt concentration in growth media resulted in increased concentration of the osmoprotectant L-Pro and a reciprocal decrese in concentration of L-Glu in planta, emphasizing the role of L-Pro in alleviating salt stress, but also implicating thet of L-Glu in the osmotic stress induced biosynthesis of L-Pro. The activity of P5CS correlated well with L-Pro concentration. Increased activities of P5CS under NaCl stress and the down-regulated expression of PDH in the rehydrated A. arenaria plants indicated reciprocal regulation of these enzymes, both involved in L-Pro metabolism.

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Porada, Margareta: Einfluss von Salzstress und Pilzbesiedlung auf ausgewählte Parameter des Metabolismus von Ammophila arenaria (L.) Link. 2007.

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