ランの菌根菌Tulasnella calosporaとSerapias vomeraceaとの共生に伴う代謝調節

Metabolomic adjustments in the orchid mycorrhizal fungus Tulasnella calospora during symbiosis with Serapias vomeracea.

• Andrea Ghirardo
• Valeria Fochi
• Birgit Lange
• Michael Witting
• Jörg-Peter Schnitzler
• Silvia Perotto
• Raffaella Balestrini

抄録

すべての蘭は、少なくとも発育の初期段階では、有機炭素を菌根菌に依存しています。ランの種子の発芽は、実際にはプロトコームの形成につながります。菌根相互作用とそれに伴う代謝変化の分子機構については、ほとんどが不明である。我々は、地中海蘭 Serapias vomeracea と担子菌 Tulasnella calospora との菌根共生における植物-真菌相互作用を、非標的メタボロミクスを用いて研究した。共生構造から得られた植物および真菌のメタボロームを、非共生条件下で得られたメタボロームと比較した。共生構造では、両方のパートナーにおいて強いメタボローム変化が誘導された。特に、共生原体の近くに生育する外部の真菌糸体では、構造的およびシグナル伝達性の脂質化合物が著しく増加していたが、キトオリゴ糖は共生原体では特異的に同定された。本研究は、ランの菌根で起こる代謝変化の最初の記述を表しています。これらの結果は - 以前のトランスクリプトームデータと組み合わせて - ラン菌根関連の基礎となるメカニズムについての新たな洞察を提供し、この共生における真菌脂質の役割についての興味深い質問を開いた。

All orchids rely on mycorrhizal fungi for organic carbon, at least during early development. Orchid seed germination leads in fact to the formation of a protocorm, a heterotrophic postembryonic structure colonized by intracellular fungal coils, thought to be the site for nutrients transfer. The molecular mechanisms underlying mycorrhizal interactions and metabolic changes induced by this symbiosis in both partners remain mostly unknown. We studied plant-fungus interactions in the mycorrhizal association between the Mediterranean orchid Serapias vomeracea and the basidiomycete Tulasnella calospora using non-targeted metabolomics. Plant and fungal metabolomes obtained from symbiotic structures were compared with those obtained under asymbiotic conditions. Symbiosis induced strong metabolomic alterations in both partners. In particular, structural and signaling lipid compounds remarkably increased in the external fungal mycelium growing near the symbiotic protocorms, whereas chito-oligosaccharides were identified uniquely in symbiotic protocorms. This work represents the first description of metabolic changes occurring in orchid mycorrhiza. These results - combined with previous transcriptomic data - provide novel insights on the mechanisms underlying the orchid mycorrhizal association and open intriguing questions on the role of fungal lipids in this symbiosis.

This article is protected by copyright. All rights reserved.