Tomatenwurzeln sekretieren Tomatin, um die bakterielle Zusammensetzung der Rhizosphäre zu modulieren

Saponine sind eine Gruppe von pflanzenspezialisierten Metaboliten, die in Angiospermen weit verbreitet sind und verschiedene biologische Aktivitäten besitzen. Diese Studie konzentrierte sich auf α-Tomatin, ein wichtiges Saponin, das in den Geweben von Tomatenpflanzen (Solanum lycopersicum) vorhanden ist. α-Tomatin ist verantwortlich für den Schutz gegen Pflanzenpathogene und Herbivoren, aber seine biologische Funktion in der Rhizosphäre bleibt unbekannt. Die Sekretion von Tomatin war in der frühen Wachstumsphase höher als im grünen Fruchtstadium bei hydroponisch angebauten Pflanzen, und die Konzentration von Tomatin in der Rhizosphäre von im Freiland gewachsenen Pflanzen war zu allen Wachstumsstadien höher als im Bulkboden. Die Auswirkungen von Tomatin und seinem Aglykon Tomatidin auf die bakteriellen Gemeinschaften im Boden wurden in vitro bewertet, wobei sich zeigte, dass beide Verbindungen das Mikrobiom in abhängiger Weise von der Konzentration beeinflussten. Zahlreiche bakterielle Familien wurden in mit Tomatin/Tomatidin behandelten Böden sowie in der Tomatenrhizosphäre beeinflusst. Sphingomonadaceae-Spezies, die üblicherweise beobachtet und in Tomatenrhizosphären im Freiland angereichert werden, waren auch in Tomatin- und Tomatidin-behandelten Böden angereichert. Darüber hinaus führte ein jasmonatresponsiver ETHYLENE RESPONSE FACTOR 4-Mutant, der mit einer niedrigen Tomatinproduktion assoziiert ist, dazu, dass sich die wurzelassoziierten bakteriellen Gemeinschaften mit einer verringerten Häufigkeit von Sphingomonadaceae veränderten. Zusammenfassend heben unsere Ergebnisse die Rolle von Tomatin bei der Formung der bakteriellen Gemeinschaften der Rhizosphäre hervor und deuten auf zusätzliche Funktionen von Tomatin in der biologischen Kommunikation unter der Erde hin.