Regulation, Lokalisation und Funktion von Harnstofftransportern in Pflanzen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Trotz der hohen Relevanz von Harnstoff für die Stickstoff-Ernährung von landwirtschaftlichen Kulturpflanzen waren die molekularen Mechanismen des Membrantransports von Harnstoff vor Projektbeginn weitgehend ungeklärt. In den ersten drei Förderjahren dieses Projekts wurden Harnstofftransporter-Gene aus zwei Genfamilien aus Arabidopsis thaliana isoliert und molekular bzw. biochemisch charakterisiert. Dabei konnten Homologe der TIP-Proteinfamilie, die bisher als Wasserkanäle beschrieben waren, als niederaffine Harnstofftransporter identifiziert werden, die vorwiegend an der Tonoplastenmembran von Arabidopsiszellen lokalisiert sind. Diese Proteine könnten somit eine Rolle beim Transport von Harnstoff in oder aus der Vakuole von Pflanzen übernehmen, die ausreichend mit Stickstoff versorgt sind. Dagegen wurde AtDURS als hochaffiner Harnstofftransporter beschrieben, der nur unter Stickstoff-Mangel den Harnstofftransport über die Plasmamembran von äußeren Wurzelzellen vermittelt. Da transgene Arabidopsispflanzen mit fehlender Expression von AtDURS bei geringen Angebotskonzentrationen Harnstoff als Stickstoffquelle nicht mehr nutzen können, kommt DUR3 in den Wurzeln von Arabidopsis, und wahrscheinlich auch von Kulturpflanzen, eine Rolle als dominierendes Aufnahmesystem für Harnstoff zu.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2003) AtDUR3 encodes a new type of H+/ urea symporter in Arabidopsis thaliana. Plant Cell 15: 790-800
Liu L.-H., Ludewig U., Frommer W.B. and von Wiren N.
- (2003) Urea transport by nitrogen-regulated tonoplast intrinsic TIP proteins in Arabidopsis. Plant Physiol. 133: 1220-1228
Liu L.-H., Ludewig U., Gassert B., Frommer W.B. and von Wiren N.
- (2006) Molecular mechanisms of urea transport in plants. J. Membr. Biol., 212: 83-91
Kojima S., Bohner A. and von Wiren N.
- (2006) Roles of BOR1, DUR3 and FPS1 in boron transport and tolerance in Saccharomyces cerevisiae. FEMS Microbiol. Lett. 262: 216-222
Nozawa A., Takano J., Kobayashi M., von Wiren N. and Fujiwara T.
- (2007) AIDUR3 represents the major transporter for high-affinity urea transport across the plasma membrane of nitrogen-deficient Arabidopsis roots. Plant J. 52, 30-40
Kojima S., Bohner A., Gassert B., Yuan L. and von Wiren N.
