Zeitschrift für Pflanzenphysiologie und Pathologie

Regulierung der Glutaminsynthetase (GS)-Aktivität und der morphologischen Plastizität der Wurzeln im stickstofffixierenden Azolla-Anabaena-Symbionten unter stickstofflimitierenden Bedingungen

Yusuf A, Aparna MB und Heimer YM

Die vorliegende Studie wurde durchgeführt, um die Rolle des Endosymbionten Anabaena azollae bei der Fixierung von atmosphärischem N2 in der Azolla-Anabaena-Symbiose zu ermitteln. Die Azolla-Anabaena azollae (Assoziation), die in stickstofffreiem, modifiziertem Hoagland-Medium gezüchtet wurde, das mit 10 % (v/v) N2 unter Verwendung einer künstlichen Gasmischung ergänzt wurde, führte zu einer Zunahme der Wurzelzahl und der Wurzellänge. Die GS-spezifische Aktivität der Assoziation betrug 75 ± 6 nmol γ-Glutamat mg Protein-1 min-1 und der Gesamtstickstoffgehalt war in Kulturen, die in 10 % (v/v) N2 gezüchtet wurden, geringer. Ebenso entwickelte die künstlich erzeugte, Anabaena-freie Azolla (endophytenfrei) eine erhöhte Wurzellänge und Wurzelzahl sowie eine verringerte GS-spezifische Aktivität (30 ± 10 nMol γ-Glutamat mg Protein-1 min-1), während eine Ergänzung mit 2,5 mM NH4NO3 keine Veränderung hinsichtlich Wurzellänge, Wurzelzahl und GS-Aktivität zeigte. Die in 10 % (v/v) N2+2,5 mM NH4NO3 kultivierte Assoziation kehrte den Effekt der Behandlung mit 10 % (v/v) N2 um und zeigte eine GS-spezifische Aktivität von 295 ± 120 nMol γ-Glutamat mg Protein-1 min-1 und die morphologischen Merkmale ähnelten denen der Kontrollpflanzen. Die Western-Blot-Analyse des GS-Proteins aus der Assoziation zeigte zwei Isoformen von GS (GS1 und GS2) in gleicher Häufigkeit unter allen Wachstumsbedingungen, während im endophytenfreien Farn ein diffuses Band mittlerer Größe zwischen GS1 und GS2 beobachtet wurde.