Fruktanbiologie in Getreidesamen und Ihr Einfluss auf die Samenmorphologie, den Ertrag, die Zusammensetzung und die pflanzliche Abwehr

• Antragstellerin: Dr. Andrea Matros
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 380708401

Fruktane sind eine wichtige Gruppe wasserlöslicher Polysaccharide in Pflanzen. Neben der Bedeutung als Speicherkohlenhydrate wurde der Einfluss auf verschiedene abiotische Stressarten beobachtet. Zum genetisch-molekularen Kontext dieser Funktionen, insbesondere in Getreidesamen, gibt es nur wenige einschlägige Untersuchungen. Im Projekt MA 4814/3-1 wird der Einfluss der Fruktanbiosynthese und damit verbundener spezifischer Fruktanprofile in Gerstensamen auf die Morphologie, den Ertrag, die Zusammensetzung und die pflanzliche Abwehr untersucht. Die Arbeiten werden am ARC Centre of Excellence (CoE) in Plant Energy Biology, Adelaide (host), und mit Hilfe assoziierter Partner ausgeführt.Eine Population genetisch charakterisierter Sommergerste wurde auf Änderungen im Fruktanprofil hin untersucht. Mittels genomweiter Assoziationskartierung wurden neue genetische Faktoren, der beobachteten Variabilität, ermittelt (Task 1). Um zukünftige Screenings zu erleichtern und züchterische Prozesse zu beschleunigen wurde damit begonnen Methoden zur Spektralanalyse zu entwickeln. Daten von reifen Samen der Sommergerstenpopulation wurden erhoben und für Fruktane indikative spektrale Signaturen werden momentan identifiziert, und zur Entwicklung eines Sensors verwendet (Task 2). Geänderte Verteilungsmuster für Fruktane sollen mit Daten zur Morphologie, zum Ertrag, zur Zusammensetzung und zum Stresstoleranzlevel der verschiedenen Linien korreliert werden. Dazu wurde ein umfangreiches Trockenstressexperiment mit ausgewählten Linien unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt. Durch Korrelationsanalysen werden in naher Zukunft signifikante Zusammenhänge ermittelt werden können (Task 3). Aus früheren Untersuchungen ist eine Integration linearer Fruktane in Membranen postuliert worden, welche im Zusammenhang mit der Detoxifizierung reaktiver Sauerstoffspezies an Membranen stehen könnte. Untersuchungen zur subzellulären Fruktanakkumulation sollen diesem Hinweis nachgehen. Dazu wurden zwei Antikörper mit unterschiedlicher Spezifität identifiziert, welche momentan zur Verwendung in der Immunohistologie geprüft werden. Des Weiteren wurden Stärke- bzw. beta-Glucanmutanten mit geänderter Samenmorphologie und spezifischen Fruktanmustern identifiziert. Dieses Material soll verwendet werden, um weitere Informationen zu den Regulationsmechanismen der Kohlenhydratverteilung im Getreidesamen zu erhalten (Task 4). Die beantragte Verlängerung des Stipendiums um ein Jahr soll genutzt werden, um: a) die gefundenen neuen genetisch-molekularen Zusammenhänge mit Expressionsdaten zu belegen, b) die Sensorentwicklung zu finalisieren, c) die durch eine australische Förderung ermöglichten Stressexperimente zu bearbeiten, und d) die immunohistologischen Untersuchungen ausgewählter Linien auszuführen. Zusammen sollen die geplanten Arbeiten die qualitativ hoch angesiedelte Publikation der Ergebnisse ermöglichen und damit die Karrierechancen der Antragstellerin erhöhen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeberin: Professorin Dr. Rachel Burton