Analyse der verschiedenen Regulationsebenen und -mechanismen der Nektarzusammensetzung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Zahlreiche Angiospermen produzieren Blütennektar, um Bestäuber anzulocken. Nektar enthält hauptsächlich verschiedene Zucker und in geringeren Mengen auch Aminosäuren und weitere Stoffe. Die Nektarzusammensetzung unterscheidet sich bei verschiedenen Pflanzenarten und dies kann unterschiedliche Ursachen haben. Einerseits kann die Nektarzusammensetzung als Anpassung der Pflanzenart an ihre jeweiligen Bestäuber angesehen werden und andererseits können die Unterschiede im Zusammenhang mit der systematischen Stellung der Pflanzenarten stehen. Weiterhin können Umweltbedingungen sowie physiologische Prozesse in der Pflanze und in den Nektarien (Nektar produzierendes Gewebe) Einfluss auf die Nektarzusammensetzung haben. Um den Einfluss der verschiedenen Faktoren auf die Nektarzusammensetzung zu untersuchen, wurden von mehreren Hundert Pflanzenarten der Modellfamilie Bromeliaceae die Metabolitzusammensetzung des Nektars und der Nektarien analysiert. Hierbei handelt es sich vermutlich um die umfassendste Untersuchung, die bisher zu diesem Thema erfolgt ist. Es konnte gezeigt werden, dass der Bestäubertyp einen größeren Einfluss auf die Nektarzusammensetzung hat als die systematische Stellung der Pflanzenart, wobei der Einfluss der Faktoren auf die verschiedenen Nektarkomponenten unterschiedlich ist. Während die Zuckerzusammensetzung sich in Koevolution mit den Bestäubern entwickelt hat, ist die Zusammensetzung der Aminosäuren und Ionen auch durch die systematische Stellung und weitere Faktoren beeinflusst. Von den untersuchten Umweltfaktoren hat Trockenheit den größten Einfluss auf die Nektarzusammensetzung. Eine veränderte Nektarzusammensetzung kann wiederum die Interaktion von Pflanze und Bestäuber negativ beeinflussen. Nektar wird produziert in und sekretiert von Nektarien. Bei Aminosäuren ist die Zusammensetzung in Nektarien und im Nektar relativ ähnlich. Da ihre Konzentration im Nektar jedoch wesentlich geringer ist als in den Nektarien, müssen sie selektiv in den Nektarien zurückgehalten werden. Obwohl der größte Teil der Aminosäuren im Nektar ursprünglich aus dem Phloem stammt, kann zusätzlich auch die Synthese einzelner Aminosäuren in den Nektarien erfolgen. Die Nektarproduktion und Sekretion wurde bisher hauptsächlich in dikotylen Pflanzenarten, insbesondere Arabidopsis untersucht, während für monokotyle Arten sehr viel weniger bekannt war. Die molekularen Prozesse in den Nektarien wurden daher in verschiedenen Bromelienarten analysiert, insbesondere in Ananas comosus und insgesamt zeigte sich, dass die molekularen Mechanismen in Monokotylen und Dikotylen sehr unterschiedlich sind. Im Unterschied zu vielen dikotylen Arten war u.a. bei A. comosus die Saccharosekonzentration im Nektar höher als in den Nektarien und Orthologe von SWEET9 scheinen in Monokotylen generell zu fehlen. Daher kann die Sekretion von Saccharose aus den Nektarien in den Nektar über diesen Weg ausgeschlossen werden und andere Mechanismen sind an diesem Prozess beteiligt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Nectar sugars and amino acids in day- and night-flowering Nicotiana species are more strongly shaped by pollinators’ preferences than organic acids and inorganic ions. PLOS ONE, 12(5), e0176865.
Tiedge, Kira & Lohaus, Gertrud
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Nectar Sugar Modulation and Cell Wall Invertases in the Nectaries of Day- and Night- Flowering Nicotiana. Frontiers in Plant Science, 9.
Tiedge, Kira & Lohaus, Gertrud
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Regulation der Nektarzusammensetzung bei Bromeliaceen. Dissertation, Universität Wuppertal
Göttlinger T.
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What Do Nectarivorous Bats Like? Nectar Composition in Bromeliaceae With Special Emphasis on Bat-Pollinated Species. Frontiers in Plant Science, 10.
Göttlinger, Thomas; Schwerdtfeger, Michael; Tiedge, Kira & Lohaus, Gertrud
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Influence of light, dark, temperature and drought on metabolite and ion composition in nectar and nectaries of an epiphytic bromeliad species (Aechmea fasciata). Plant Biology, 22(5), 781-793.
Göttlinger, T. & Lohaus, G.
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Comparative analyses of the metabolite and ion concentrations in nectar, nectaries, and leaves of 36 bromeliads with different photosynthesis and pollinator types. Frontiers in Plant Science, 13.
Göttlinger, Thomas & Lohaus, Gertrud
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Origin and Function of Amino Acids in Nectar and Nectaries of Pitcairnia Species with Particular Emphasis on Alanine and Glutamine. Plants, 13(1), 23.
Göttlinger, Thomas & Lohaus, Gertrud
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Metabolic and transcriptomic analyses of nectaries reveal differences in the mechanism of nectar production between monocots (Ananas comosus) and dicots (Nicotiana tabacum).
Göttlinger, Thomas; Pirritano, Marcello; Simon, Martin; Fuß, Janina & Lohaus, Gertrud
