Redox-Regulation der Kohlenstoffspeicherung in Pflanzen in Antwort auf externe Signale
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt sollten Signalkomponenten identifiziert werde, die bei der Anpassung der Stärke- und Lipidsynthese an externe Signale beteiligt sind. Die Analysen von Arabidopsis-Mutanten zeigen, dass Thioredoxin (Trx) f1 und NADPH-Trx-Reduktase C (NTRC) eine wichtige Rolle bei der Lichtregulation der ADPGlc-Pyrophosphorylase und der Stärkeakkumulation in Blättern spielen. NTRC und Trx f1 wirken dabei additiv. Überraschenderweise unterscheiden sich Trx-f defiziente Arabidopsis-Mutanten weder in Photosyntheserate noch im Wachstum vom Wildtyp, was den bisherigen Annahmen und der allgemeinen Lehrbuchmeinung zur Rolle von Trx f als Regulator des Calvin-Benson-Zyklus widerspricht. Weitere Untersuchungen hatten daher zum Ziel, die Bedeutung anderer Thiol- Redoxsystem für die Regulation des Calvin-Benson-Zyklus zu analysieren. Unsere Ergebnisse mit einer trxf1 ntrc Doppelmutante zeigen in diesem Zusammenhang, dass das Fdx-abhängige Trx f- und das NADPH-abhängige NTRC-System gemeinsam an der Lichtregulation des Calvin-Benson Zyklus teilnehmen. Bimolekulare Fluoreszenz-Komplementierungs-Studien geben Hinweise, dass Trx f1 und NTRC direkt miteinander interagieren. Zudem zeigen Reporterstudien, dass beide Proteine in bestimmten subchloroplastidären Strukturen colokalisiert sind. Weitere Untersuchungen sind nötig, um diese subchloroplastidären Strukturen näher zu charakterisieren und das Zusammenwirken dieser beiden Redoxsysteme auch für andere plastidäre Prozesse aufzuklären.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2010) Sucrose non-fermenting kinase 1 (SnRK1) coordinates metabolic and hormonal signals during pea cotyledon growth and differentiation. Plant Journal 61: 324-338
Radchuck R, Emery NEJ, Weier D, Vigeolas H, Geigenberger P, Lunn JE, Feil R, Weschke W, Weber H
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(2011) Malate plays a crucial role in starch metabolism, ripening, and soluble solid content of tomato fruit and affects postharvest softening. Plant Cell 23: 162-184
Centeno DC, Osorio S, Nunes-Nesi A, Bertolo ALF, Carneiro RT, Araujo WL, Steinhauser MC, Michalska J, Rohrmann J, Geigenberger P, Oliver SN, Stitt M, Carrari F, Rose JKC, Fernie AR
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(2011) Regulation of starch biosynthesis in response to a fluctuating environment. Plant Physiology 155: 1566-1577
Geigenberger P
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(2012) Expression of the chloroplast thioredoxins f and m is linked to short-term changes in the sugar and thiol status in leaves of Pisum sativum. Journal Experimental Botany 63: 4887-4900
Barajas-López JD, Tezycka J, Travaglia CN, Serrato AJ, Chueca A, Thormählen I, Geigenberger P, Sahrawy M
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(2013) Inactivation of thioredoxin f1 leads to decreased light activation of ADP-glucose pyrophosphorylase and altered diurnal starch turnover in leaves of Arabidopsis plants. Plant Cell & Environment 36: 16-29
Thormählen I, Ruber, von Roepenack-Lahaye E, Ehrlich SM, Massot V, Hümmer C, Tezycka J, Issakidis-Bourguet E, Geigenberger P
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(2014) Arabidopsis tic62 trol mutant lacking thylakoid-bound ferredoxin-NADP+ oxidoreductase shows distinct metabolic phenotype. Molecular Plant 7: 45-57
Lintala M, Schuck N, Thormählen I, Jungfer A, Weber KL, Weber AP, Geigenberger P, Soll J, Bölter B, Mulo P
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(2014) Metabolic control of redox and redox control of metabolism in plants. Antioxidants and Redox Signalling 21: 1389-1421
Geigenberger P, Fernie AR
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(2015) Disruption of both chloroplastic and cytosolic FBPase genes results in a dwarf phenotype and important starch and metabolite changes in Arabidopsis thaliana. Journal Experimental Botany 66: 2673-2689
Rojas-González JA, Soto-Súarez M, García-Díaz Á, Romero-Puertas MC, Sandalio LM, Mérida Á, Thormählen I, Geigenberger P, Serrato AJ, Sahrawy M
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(2015) Redox control of plant energy metabolism. Biochemist 37: 14-18
Obata T, Geigenberger P, Fernie AR
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(2015) Thioredoxin f1 and NADPH-dependent thioredoxin reductase C have overlapping functions in regulating photosynthetic metabolism and plant growth in response to varying light conditions. Plant Physiology 169: 1766-1786
Thormählen I, Meitzel T, Groysman J, Öchsner AB, von Roepenack-Lahaye E, Naranjo B, Cejudo FJ, Geigenberger P
