Early responses of Medicago truncatula roots after contact with the symbiont Rhizophagus irregularis or the pathogen Aphanomyces euteiches

Abstract

In dieser Studie wurde die frühe Antwort von M. truncatula auf Kontakt mit dem symbiontischen Pilz R. irregularis oder demPathogen A. euteiches analysiert. Hierfür wurde zum einen eine transkriptionelle Analyseder Pflanzenwurzeln 2 bzw. 12 Stunden nach mikrobiellem Kontakt mit Hilfe der MikroarrayTechnologie. Zum anderen wurden die exsudiertenSekundärmetabolite bzw. Volatile vonM. truncatula Wurzeln 12 Stunden nach mikrobieller Behandlung mit LC/ GC-MS analysiert.Die Transkriptomdaten zeigten, dass viele Gene durch beide Mikroorganismen auf ähnlicheWeise reguliert wurden, jedoch mit deutlichen Unterschieden in der Intensität der Regulation.Zur Analyse der Wurzelexsudate wurden Pflanzen in einemaeroponischen System angezogen. Die LC-MS Analyse zeigte, dassdie Zusammensetzung von Wurzelexsudaten sich nach beiden Behandlungen deutlich unterschiedwobei der symbiontische Kontakt einen stärkeren Einfluß ausübte als der Kontakt mitdem Pathogen, wobei beide Behandlungen einen deutlich stärkeren Effekt auf dasExudationsmuster als der Pflanzengenotyp (wt vs. dmi3) zeigten.

To better understand the first steps of recognition and interaction of plants towardsits close environment, the early reaction of the model plant M. truncatula towards the symbiontR. irregularis or the pathogen A. euteiches was analyzed. This was done by analyzing thetranscriptome and secondary metabolites of root exudates at 2/ 12 and 12 hrs after microbialcontact, respectively. The transcriptomic data revealed that many genes were regulated in a similar way after treatmentwith the symbiont or the pathogen, while the intensity of the regulated gene expressiondiffered clearly. A. euteiches had a much stronger impact than R. irregularison the number of regulated genes. For analysis of roots exudates, plants were cultivated in an aeroponic system, which allowed aneasy exudate collection. Untargeted LC-MS analysis revealed major differences betweenexudate patterns of roots in contact with R. irregularis or A. euteiches. Both treatments hada much stronger impact on root exudation than the genotype(wtvs dmi3).