Molekulare Mechanismen der Anpassung des Wurzelsystems von Arabidopsis an Sauerstoffmangel
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Sauerstoffmangel (Hypoxie), der durch Überschwemmungen als Hauptstressfaktor entsteht, wirkt sich negativ auf die Pflanzenentwicklung aus. Da Wurzeln die ersten Organe sind, die mit Hypoxie konfrontiert werden, ist die Fähigkeit, hypoxischen Stress zu erkennen und darauf zu reagieren, entscheidend. AP2/ERF-Transkriptionsfaktoren der Untergruppe VII (ER- FVII), darunter RAP2.2, RAP2.3, RAP2.12, HRE1 und HRE2, haben sich nicht nur als Schlüsselregulatoren der metabolischen Reaktion auf Sauerstoffmangel erwiesen, sondern auch als Entwicklungsregulatoren der primären Wurzelbiegung bei Hypoxie. Insbesondere RAP2.12 spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation der Wurzelbiegung durch die posttranslationale Regulation von PIN2 (Auxin-Efflux-Carrier) und trägt damit zur Etablierung der Auxin-Asymmetrie in der Wurzelspitze bei. Die natürliche Variation von Arabidopsis thaliana Ökotypen (Akzessionen) bietet ein erhebliches Potenzial für die Identifizierung adaptiver Merkmale. Ziel dieser Studie war es, unser Verständnis darüber zu erweitern, ob die veränderte Wurzelbiegung eine Fähigkeit von Arabidopsis ist, sich an ihre Umwelt anzupassen bzw. zu akklimatisieren. Bei der Analyse von 27 Arabidopsis-Akzessionen beobachteten wir signifikante Unterschiede in der Wurzelbiegung zwischen den Populationen. Außerdem korrelierte diese Variation negativ mit den Überlebensraten der Arabidopsis-Ökotypen. Mit abnehmender Sauerstoffverfügbarkeit zeigten die intoleranten Akzessionen eine erhöhte Wurzelbiegung. Um festzustellen, inwieweit die zugrunde liegende genetische Variation die morphologische Variation bestimmt, identifizierten wir mehrere Zielgene von RAP2.12, die am PIN2-vermittelten Wurzelwachstum beteiligt sind, und analysierten die Assoziation dieser Zielgene mit den toleranten und intoleranten Arabidopsis-Ökotypen. Insgesamt konnten wir zeigen, dass die natürliche Variation in Arabidopsis eine wertvolle Ressource für die Untersuchung von Wurzelmerkmalen als Reaktion auf Hypoxie ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Hypoxia reshapes Arabidopsis root architecture by integrating ERF‐VII factor response and abscisic acid homoeostasis. Plant, Cell & Environment, 47(8), 2879-2894.
Eysholdt‐Derzsó, Emese; Hause, Bettina; Sauter, Margret & Schmidt‐Schippers, Romy R.
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Perception and processing of stress signals by plant mitochondria. The Plant Journal, 120(6), 2337-2355.
Selinski, Jennifer; Frings, Stephanie & Schmidt‐Schippers, Romy
