Divergence of Evolutionary Ways Among Common sym Genes: CASTOR and CCaMK Show Functional Conservation Between Two Symbiosis Systems and Constitute the Root of a Common Signaling Pathway Mari Banba, Caroline Gutjahr, Akio Miyao, Hirohiko Hirochika, Uta Paszkowski, Hiroshi Kouchi and Haruko Imaizumi-Anraku Készítette: Kiss Lóránd

Szimbiózis A növények több mint 80% szimbiózisban él gombákkal vagy baktériumokkal A szimbiózis létrejöttében és fenntartásában bonyolult genetikai háttér áll Következőkben néhány gént említenék és azok funkcióit

Szimbiózis néhány génje CCaMK –Ca-kalmodulin függő protein kináz –Ca hirtelen emelkedés „dekódere” CASTOR és POLLUX –Integráns membránfehérjék –Hasonlóak –Strukturális homológi a Ca csatornákkal –Nem helyettesítik egymás, időben térben máshol fejeződnek ki CYCLOPS –Ca-szignál után lép be –CCaMK CYCLOPS-ot foszforilálja, így további utakat aktivál

A tanulmány témája A „közös szimbiózis útvonal” (CSP) egyes génjeinek vizsgálata két módon: OsPOLLUX és OsCCaMK gének vizsgálata osccamk és ospollux mutáns vonalon Vizsgálták a funkcionális differenciáció létrejöttét CSP génekben az AM-től az RN-ig történő evolúció során. Fajok közötti kiegészítő keresztezéssel Vizsgálat tárgya: Lotus japonicus Oriyza sativa

Gének: CASTOR, POLLUX és CCaMK Fajok: –Lotus j.(lucerna) – Oryza s.(rizs) között Gének összehasonlítása

42700 mutáns vonalból kiválasztottak kettőt: – az Ospollux, ezen belül két allélt: NC6423 és ND5050 –Osccamk, ezen belül egy allélt: NE1115 Mutánsok segítségével vizsgálták az OsPOLLUX és OsCCaMK fontosságát rizs AM szimbiózisában Az AM fenotípust figyelték –Belső hifa –Arbuszkulusz létrejötte –Vezikulák-edények létrejötte OsCCaMK és OsPOLLUX fontosságának vizsgálata a szimbiózisban

A vad allél (Nipponbare) mutat mikorriza infekciót Az Ospollux két allélja nem mutatott mikorriza infekciót Az Osccamk allélja nagyon kevés eseben mutat mikorriza infekciót Az eredmények alátámasztják, hogy az OsPOLLUX és OsCCaMK nélkülözhetetlen a rizs (oryza s.) arbuszkuláris mikorriza képzéséhez OsCCaMK és OsPOLLUX fontosságának vizsgálata a szimbiózisban

vad Osccamk Ospollux

CSP gének interspecifikus kapcsolatainak vizsgálata Vizsgálni kívánták a közös szim- biózis útvonal génjeinek interspecifikus kapcsolatait OsCSP géneket transzformáltak rizsből lotusz mutánsokba Mindegyik lotusz mutáns szimbiózis defekciós fenotípussal rendelkezett Az OsCPS gének: OsCCaMK, OsCASTOR, OsPOLLUX

Lotusz mutánsok transzfekciója rizs génekkel: Ljccamk mutáns transzfekciója OsCCaMK-val Ljcastor mutáns transzfekciója OsCASTOR-ral Ljpollux mutáns transzfekciója OsPOLLUX-al CSP gének interspecifikus kapcsolatainak vizsgálata

A kísérletekből a kövtkezőket kapták: OsCCaMK helyreállította a Ljccamk mutáns defekcióit OsCASTOR-ral szintén helyreállította a Ljcastor mutáns defekcióit OsPOLLUX-al gén viszont nem állította helyre Ljpollux mutáns defekcióit

Ljccamk transzfekciója LjCCaMK és OsCCaMK génekkel

Ljpollux transzfekciója LjPOLLUX és OsPOLLUX génekkel

OsPOLLUX Nem állította helyre a szimbiózis defekciót a Ljpollux mutánsban Ritkán van AM infekció vagy gümő képzés De a rhizóbium vagy gomba endoszimbiózis NEM teljes Sem az RN sem az AM-defekciót nem lehet OsPOLLUX-al helyreállítani a lótuszban

Következtetések Az egyszikű rizs és a kétszikű hüvelyes lótusz között az arbuszkuláris mikorriza szimbiózis genetikai alapja konzervált bizonyították, hogy az OsPOLLUX és OsCCaMK gén nélkülözhetetlen az arbuszkuláris mikorriza képzéséhez A CCaMK gén funkciója nagyon konzervált a nem- gümőképző rizs és a lótusz között, mind a mikorriza, mind pedig a rizóbium szimbiózis tekintetében is A CASTOR gén is hasonlóképp jól konzervált a rizs és a lótusz között Az OsPOLLUX esetében az eredményekből következik, hogy ez nem viselkedik a LjPOLLUX alternatívájaként a szimbiotikus rendszerben

Köszönöm a figyelmet