Periodische Cytokinantworten bei der Rhizobium-Infektion und Noduleentwicklung von Lotus japonicus

Wirtspflanzen profitieren unter stickstofflimitierten Bedingungen von der Symbiose mit stickstofffixierenden Bakterien in Wurzelknötchen von Leguminosen. In dieser Interaktion müssen die Wirte die Anzahl und Verteilungsmuster der Nodule regulieren, um den Grad der Symbiose zu steuern und die Funktionen des Wurzelwachstums aufrechtzuerhalten. Die Wirtantwort auf symbiotische Bakterien erfolgt diskontinuierlich, jedoch wiederholt in dem Bereich hinter der Spitze der wachsenden Wurzeln. Hier zeigten Live-Imaging- und Transkriptomanalysen eine oszillierende Genexpression des Wirts mit ungefähr 6-Stunden-Intervallen nach bakterieller Inokulation. Die Cytokinantwort zeigte ebenfalls ein ähnliches Oszillationsmuster. Das Cytokin-Signal ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Periodizität, wie bei Cytokinrezeptormutanten zu beobachten ist, die eine veränderte Verteilung der Infektionsfoki aufweisen. Diese periodische Regulation beeinflusst die Größe des Wurzelbereichs, der auf Bakterien reagiert, sowie den Fortgang des Nodulationsprozesses.