DELLA-Proteine regulieren die Arbuskelbildung in arbuskulärer Mykorrhiza-Symbiose

Die meisten blühenden Pflanzen sind in der Lage, Endosymbiosen mit arbuskulären Mykorrhizapilzen zu bilden. In dieser mutualistischen Beziehung kolonisiert der Pilz die Wurzelrinde und bildet elaboriert verzweigte Hyphen, die als Arbuskel bezeichnet werden, innerhalb der kortikalen Zellen. Die Entwicklung von Arbuskeln erfordert die zelluläre Reorganisation beider Symbionten, und die resultierende symbiotische Schnittstelle funktioniert im Nährstoffaustausch. Ein Pflanzensymbiose-Signalweg kontrolliert die Entwicklung der Symbiose. Mehrere Komponenten des Weges wurden identifiziert, aber transkriptionsregulierende Faktoren, die nachgelagerte Wege für die Arbuskelbildung steuern, sind noch unbekannt. Hier zeigen wir, dass DELLA-Proteine, die Repressoren des Gibberellinsäure (GA)-Signals sind und an der Verbindung mehrerer Signalwege fungieren, für die Arbuskelbildung erforderlich sind. Die Arbuskelbildung ist in einem Medicago truncatula Mtdella1/Mtdella2-Doppelmutanten stark beeinträchtigt; die GA-Behandlung von Wildtyp-Wurzeln bildet den Phänotyp des della-Doppelmutanten nach, und ein dominantes DELLA-Protein (della1-Δ18) ermöglicht die Arbuskelbildung in Anwesenheit von GA. Die ectopische Expression von della1-Δ18 deutet darauf hin, dass die DELLA-Aktivität im Gefäßgewebe und in der Endodermis ausreichend ist, um die Arbuskelbildung in den inneren kortikalen Zellen zu ermöglichen. Darüber hinaus stellt die Expression von della1-Δ18 die Arbuskelbildung im Symbiose-Signalweg-Mutanten cyclops/ipd3 wieder her, was auf eine Schnittstelle zwischen DELLA- und Symbiose-Signalgebung für die Arbuskelbildung hinweist. Die GA-Signalgebung beeinflusst auch die Arbuskelbildung in Monokotylen, und eine Weizensorte aus der Grünen Revolution, die dominante DELLA-Allelträger enthält, zeigt eine verbesserte Kolonisierung, jedoch eine begrenzte Wachstumsantwort auf die arbuskuläre Mykorrhiza-Symbiose.