Chloridtransport und Salztoleranzmechanismen in Pflanzen

• Applicant: Privatdozent Dr. Christoph Plieth
• Subject Area: Plant Physiology
• Term: from 2006 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 24612891

Versalzung ist eine zunehmende Bedrohung vieler landwirtschaftlich genutzter Flächen in trockenen Gegenden, nicht nur in Asien, Afrika und Australien, sondern auch im Süden Europas, vor allem dort, wo der Ertrag nur durch zusätzliche Bewässerung erreicht oder gesteigert werden kann. Um diesem Problem zu begegnen, muss man verstehen, wie Salz im Boden sich auf die darin wachsenden Pflanzen auswirkt. Bisher konzentrierte sich die Erforschung von Salzstress- und Salztoleranzmechanismen in Pflanzen auf den Na+-Transport und seine zelluläre Regulation. Dabei geht man davon aus, dass sich durch gentechnische Einflussnahme auf die involvierten lonentrans porter die Salztoleranz diverser Kulturpflanzen drastisch verbessern lässt, ohne dabei Qualitätseinbussen im Ertrag hinnehmen zu müssen. Der Anionen-Transport blieb zur Verifizierung dieser These bisher jedoch unberücksichtigt. Grund dafür ist ein Mangel an den dafür nötigen zell- und molekularbiologischen Werkzeugen. Wir haben einen rekombinanten Chloridindikator exprimiert und so ein erstes Werkzeug geschaffen, das erlaubt, Cl--Ionenstatus, -dynamik und -Verschiebungen in vivo anzuzeigen (Lorenzen et al. 2004 Plant Journal 38: 539-544). Unsere Vorarbeiten zeigen, wie unter Salzstressbedingungen grosse Mengen Chloridionen im Cytosol akkumuliert werden. Das hier beantragte Projekt soll dazu dienen, die zugehörigen Transporter, über die dieser Prozess läuft, auf molekularer Ebene zu charakterisieren, und zeigen, ob sich durch Ausschalten dieser Transporter Salztoleranzen ergeben. Dazu sollen zunächst in Arabidopsis und in der verwandten saltzresistenten Art Thellungiella mutmassliche Gene, die für Chloridtransporter kodieren, deletiert werden. Vergleiche der Chloridaufnahme-Charakteristika der Knockout-Mutanten mit dem jeweiligen Wildtyp und mit weiteren ausgesuchten salzsensitiven Mutanten sollen mögliche, dem Chloridtransport zuzuschreibende, Salzresistenzmechanismen aufdecken. Durch parallele Experimente mit unterschiedlich salzempfindlichen Reissorten und ausgesuchten Reis- Retroposon-Mutanten, soll gezeigt werden, ob die in den Modellorganismen (Arabidopsis, Thellungiella) gewonnenen Erkenntnisse übertragbar und generalisierbar sind, und welche Bedeutung ihnen für Wachstum und Ertragssteigerung zukommt.

• DFG Programme: Research Grants