Tracking the cellular reprogramming of Sinorhizobium meliloti during transcellular root hair infection of Medicago truncatula
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Philipps-Universität Marburg
Abstract
Rhizobien treten mit Leguminosen in Symbiose, indem sie Stickstoff für die Wirtspflanze fixieren. Dies geschieht in spezialisierten Wurzelorganen, den Knöllchen. Die Etablierung dieser Interaktion erfordert einen präzisen molekularen Austausch zwischen den Partnern, bevor Rhizobien die sich entwickelnden Knöllchen infizieren können. In den meisten Fällen infizieren Rhizobien ihre Wirtpflanze über eine tunnelartige Struktur, den Infektionsfaden, der in den Wurzelhaaren initiiert wird. Obwohl die zelluläre und molekulare Reprogrammierung von Rhizobien in Knöllchen gut untersucht wurde, ist über die bakterielle Reprogrammierung während der Wurzelhaaren-Infektion wenig bekannt. Diese Dissertation stellt neue molekulare Werkzeuge vor, mit denen die Promotoraktivität und Proteinakkumulation von Rhizobium (Sinorhizobium meliloti) während der Wurzelhaaren-Infektion der Modellleguminose Medicago truncatula in vivo mittels fluoreszierender konfokaler Mikroskopie dynamisch verfolgt werden können (Kapitel II). Mithilfe einiger dieser Werkzeuge zeigt diese Arbeit, dass die Zellproliferation von S. meliloti während der transzellulären Wurzelhaaren-Infektion räumlich und zeitlich dynamisch ist und dass diese Dynamik mit dem Entwicklungsstatus des Infektionsfaden verknüpft ist (Kapitel III). Anschließend wurden diese Werkzeuge in Kolokalisationsstudien mit M. truncatula-Mutanten eingesetzt, die in der Infektionsfaden-Entwicklung beeinträchtigt sind. Dabei konnte gezeigt werden, dass diese Dynamik von der Wirtpflanze beeinflusst wird und mit Veränderungen in der Nährstoffverfügbarkeit sowie mit spezifischen Zellwandmodifikationen während der Infektionsfaden-Entwicklung zusammenhängt. Diese Zusammenhänge geben neue Einblicke, wie Rhizobien in frühen Infektionsstadien mit ihrer Wirtpflanze interagieren.
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