FOR 948:  Nitrogen uptake, metabolism and remobilization in leaves during plant senescence

• Fachliche Zuordnung: Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin ; Biologie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 46691270

Eine nachhaltige landwirtschaftliche Pflanzenproduktion erfordert die Reduzierung von Stickstoffüberschüssen über eine effizientere Nutzung von dem Stickstoff, der aus dem Boden oder aus Düngemitteln freigesetzt wird. Dies kann u.a. über die Züchtung stickstoffeffizienter Pflanzenlinien erreicht werden. Neben einer erhöhten Stickstoffaufnahmekapazität der Wurzeln trägt auch eine rechtzeitige und möglichst vollständige Retranslokation (Rückverlagerung) von Stickstoff aus älteren (seneszenten) Blättern in die Früchte oder Samen zur Stickstoffeffizienz der Pflanzen bei. Eine verfrühte Stickstoffremobilisierung verringert allerdings die Photosynthese und Ertragsbildung.
Um die physiologischen und molekularen Prozesse aufzuklären, die die Remobilisierung des Stickstoffs während der Blattseneszenz und seine Folgen für die Ertragsbildung beeinflussen, hat sich eine Forschergruppe aus elf agrarwissenschaftlichen und biologischen Arbeitsgruppen sowie einem Pflanzenzüchtungsunternehmen zusammengefunden, die molekulare, biochemische, zellbiologische und (öko-)physiologische Ansätze verwenden. Unter Zuhilfenahme der Modellpflanze Arabidopsis thaliana werden an den beiden Kulturpflanzenarten Gerste und Raps folgende Ziele verfolgt: (1) Charakterisierung physiologischer Prozesse und molekularer Signale, die die altersabhängige oder durch Stickstoffmangel hervorgerufene Blattseneszenz steuern; (2) Identifizierung limitierender Schritte für eine effiziente Aufnahme und pflanzeninterne Nutzung von Stickstoff; (3) Bestimmung, ob eher die Bereitstellung von Stickstoff in alternden Blättern oder der Bedarf an Stickstoff in sich füllenden Samen eine effiziente Retranslokation von Stickstoff steuert; (4) Beschreibung, welches Potenzial eine veränderte Expression bestimmter Gene oder die Manipulation von Signalwegen in pflanzlichen Zellen hat, um die Stickstoffeffizienz in Kulturpflanzen über eine verstärkte und gezieltere Rückverlagerung von Stickstoff zu erhöhen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Internationaler Bezug: Österreich

Projekte

• Degradation of chloroplast proteins - identification and characterization of senescence associated cysteine proteases (Antragstellerin Krupinska, Karin )
• Forms of retranslocated nitrogen during leaf senescence and nitrogen deficiency (Antragsteller von Wirén, Nicolaus )
• Nitrogen deficiency and senescence in Arabidopsis and oilseed rape: Transcriptome response and the role of nitrate transporters (Antragsteller Kunze, Reinhard )
• Relation between metabolic control of leaf senescence by carbohydrates and nitrogen metabolism (Antragsteller Roitsch, Thomas )
• Relationship between sink-induced N remobilisation and seed filling in barley (Antragsteller Weber, Hans )
• Role of NAC transcription factors in plant senescence (Antragstellerinnen / Antragsteller Balazadeh, Salma ;  Müller-Röber, Bernd )
• Senescence and nitrogen remobilization at plant level as affected by carbon and nitrogen source variation (Antragsteller Fangmeier, Andreas )
• The role of hydrogen peroxide as signalling molecule in leaf senescence and its impact on senescence-induced nitrogen mobilisation (Antragstellerin Zentgraf, Ulrike )
• The role of leaf senescence in relation to nitrogen uptake and translocation to the reproductive plant organs for genotypic differences in nitrogen efficiency of rapeseed (Antragsteller Horst, Walter J. )

• Sprecher: Professor Dr. Nicolaus von Wirén