Funktionelle Analyse von Seneszenz-regulierten Arabidopsis thaliana Transportern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die letzte Entwicklungsphase im Lebenszyklus von Blättern und anderen Pflanzenorganen ist die Seneszenz, die mit dem Absterben des Gewebes endet. Die Seneszenz ist ein aktiver Prozess, in dessen Verlauf spezialisierte Stoffwechselwege und somit viele Gene ein- oder ausgeschaltet werden. Initiation und Verlauf der Seneszenz sind genetisch programmiert, können aber durch externe Faktoren wie z.B. Verdunkelung beschleunigt oder auch verzögert werden. Eine wichtige Aufgabe des Seneszenzprogramms ist die Rückgewinnung von Nährstoffen, vor allem Stickstoff, aus den Zellen vor dem Absterben des Blattes. Beim Nährstoffexport spielen vermutlich Transportproteine oder vesikuläre Transportprozesse eine wichtige Rolle, es sind aber bislang keine seneszenzspezifischen Transporter bekannt. Die Zielsetzungen des Projekts waren (i) die Identifizierung von direkt oder indirekt an seneszenzassoziierten Transportvorgängen beteiligten Proteinen in Arabidopsis thaliana und (ii) deren genetische und funktionelle Charakterisierung. In einer genomweiten Transkriptomanalyse wurden viele neue seneszenzassoziiert regulierte Gene entdeckt. Darunter finden sich 173 putative Transporter und andere Membranproteine, von denen 70% hochreguliert sind. Für etwa 80 Gene wurden Mutanten unter verschiedenen Wachstumsbedingungen auf Seneszenz-Phänotypen untersucht und drei Gene/Genfamilien für die Charakterisierung ausgewählt: Das seneszenzverzögernd wirkende 4-TM-Protein AtESNI akkumuliert im Tonoplast und in hochmobilen vakuolären Vesikeln, was auf eine Funktion in einem vesikulären Transportweg hinweisen könnte. Drei putative Aminophospholipidtransferase-Mutanten zeigen eine temperaturabhängige Seneszenzverzögerung und sind vermutlich in die Membranlipidhomöostase involviert. Eine Gruppe von Nitrattransportern ist direkt oder indirekt an der Regulation der Seneszenzinitiation in Abhängigkeit von der Stickstoffversorgung beteiligt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2006) Transcription analysis of Arabidopsis membrane transporters and hormone pathways during developmental and induced leaf senescence. Plant Physiol 141: 776-792
van der Graaff E, Schwacke R, Schneider A, Desimone M, Flügge UI, Kunze R
