Funktionelle Charakterisierung eines neuen Transportproteins, welches die Wirkung von Cytokinin in Pflanzen reguliert

• Antragsteller: Professor Dr. Tomás Werner
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239463989

Das Phytohormon Cytokinin ist ein wichtiger Regulator des Pflanzenwachstums. Die wesentlichen Schritte des Cytokininmetabolismus und der Cytokininsignalübertragung wurden in den letzten Jahren aufgeklärt. Andere regulatorische Mechanismen, welche bei der Cytokininwirkung eine Rolle spielen, sind bisher unentdeckt. Cytokinindefizienz führt zu komplexen phänotypischen Veränderungen wie verzögertes Sprosswachstum und verstärktes Wurzelwachstum. Um neue funktionelle Elemente der Cytokininhomöostase zu identifizieren, wurde zuvor ein genetischer Screen nach Suppressor-Allelen durchgeführt, welche den Sprossphänotyp der cytokinindefizienten 35S:CKX1 Arabidopsispflanzen revertieren können. Hierbei konnte ein rezessives Mutantenallel isoliert werden rock1 (repressor of cytokinin deficiency 1). ROCK1 kodiert für ein bislang uncharakterisiertes mutmaßliches Membranprotein, welches eine niedrige Sequenzhomologie zu Nukleotidzuckertransportern zeigt. Dieses Gen hat vermutlich keine funktionellen Paraloge in Arabidopsis. Das ROCK1-GFP Protein wird im Endoplasmatischen Retikulum durch ein C-terminales Dilysin-Motiv zurückgehalten. Eine starke Überexpression wirkt letal während der frühen Keimlingsentwicklung. Der Cytokininmetabolismus ist in rock1 und ROCK1-überexprimierenden Pflanzen verändert, was auf eine mögliche Rolle von ROCK1 bei der zellulären Cytokininhomöostase hinweist. Das erste Ziel dieses Projektes ist es, die zelluläre Funktion des ROCK1 Proteins zu entschlüsseln und die transportierten Substrate zu identifizieren. Das zweite Ziel ist es, den genetischen Kontext der ROCK1 Aktivität durch die Isolierung von extragenischen Supressorallelen der rock1 Mutation aufzudecken. Zu diesem Zweck haben wir einen Phänotyp-basierten vorwärtsgenetischen Screen nach Arabidopsismutanten, welche die reprimierende Wirkung des rock1 Allels auf die Cytokinindefizienz in CKX1-überexprimierenden Pflanzen verloren haben, durchgeführt. Die isolierten Mutanten sollen näher charakterisiert werden und die zugrundeliegenden Genmutationen durch Kartierung identifiziert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen