Adaptieve zinktolerantie mechanismen in het ectomycorrhiza fungus Suillus luteus

Abstract

Populaties van verschillende biota die blootgesteld worden aan hoge zinkconcentraties ondervinden een sterke selectiedruk. Deze selectiedruk kan tot het ontstaan van zinktolerante populaties leiden, zoals bij de Suillus populaties die goed groeien in de buurt van zinksmelters in Noord-Limburg [1]. De ectomycorrhiza fungus Suillus luteus is een wortelsymbiont die vaak gevonden wordt in met Zn gecontamineerde regio’s en waarvan reeds aangetoond werd dat hij de zware metaaltoxiciteit in zijn gastheerplant kan verminderen. Er zijn verscheidene potentiële mechanismen die een rol kunnen spelen in de metaaltolerantie. Om meer inzicht en kennis te krijgen in het ontstaan van zinktoxiciteit en adaptieve zinktolerantie werd in onze studie gebruik gemaakt van zinksensitieve en zinktolerante Suillus luteus isolaten. Deze isolaten werden blootgesteld aan 20, 200, 500 en 1000 μM zink (Zn) gedurende 24 uren. De zinkopname in de isolaten werd gemeten, alsook de biomassa, de activiteit van 2 anti-oxidatieve enzymen (catalase en superoxidedismutase (SOD)) en glucose- 6-fosfaat dehydrogenase (G6PDH) en de genexpressie van glyceraldehyde fosfaat dehydrogenase (GAPDH), glutathion-S-transferase (GST), mannose-6-fosfaat dehydrogenase (M6PDH) en thioredoxine. De enzymactiviteiten werden fotospectrometrisch bepaald en de genexpressie via real-time PCR. Ook de mogelijke Zn-geïnduceerde lipidenperoxidatie werd via malondialdehyde-vorming fotospectrometrisch bepaald. Analyses van de Zn-opname toonden aan dat de Zn-sensitieve isolaten significant meer Zn accumuleerden dan de tolerante. De sensitieve groep hadden een lagere biomassa dan de tolerante bij 500 en 1000 μM Zn. De sensitieve isolaten hadden een lagere lipidenperoxidatie dan de tolerante. De sensitieve fungi hadden een grotere catalase- en G6PDH-activiteit dan de tolerante bij hoge externe zinkconcentraties en er was geen significant verschil waarneembaar in de SOD-activiteit tussen de sensitieve en tolerante isolaten. De genexpressie van de 4 eerder vermelde genen toonde geen significante verschillen tussen de tolerante en sensitieve isolaten. Op basis van onze resultaten konden we concluderen dat de zinktoxiciteit op de biomassa waarschijnlijk niet te wijten is aan Zn-geïnduceerde oxidatieve stress en lipidenperoxidatie, dat het tolerantie mechanisme niet te wijten is aan een meer gestimuleerde enzymactiviteit van catalase, G6PDH en SOD, dat tolerantie niet gepaard gaat met een verandering in de genexpressie van de eerder vermelde genen en dat Zn-tolerantie waarschijnlijk te wijten is aan een hogere exclusie van Zn.