Alternative Wege zur Bewältigung von Salinität

• Antragstellerin: Dr. Jennifer Saile
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 557398876

Salzstress ist ein wichtiger abiotischer Stress, der das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen stark beeinträchtigt und eine der häufigsten Ursachen für Ernteverluste weltweit darstellt. Der steigende Meeresspiegel und die Bewässerung führen zu einer zunehmenden Versalzung der Böden. Um die Ernährungssicherheit zu gewährleisten, müssen wir Strategien entwickeln, die die Widerstandsfähigkeit von Pflanzen gegenüber Stress erhöhen. Daher ist es von größter Bedeutung, die molekularen Mechanismen zu verstehen, wie Pflanzen einen hohen Salzgehalt wahrnehmen und sich daran anpassen. Wenn Pflanzen Salz ausgesetzt sind, werden verschiedene Signalwege aktiviert, wobei die Entwicklungsplastizität eine wichtige Reaktion darstellt. Anfänglich verringert Salzstress die Wachstumsraten der Wurzeln, doch in späteren Stadien erholen sich diese teilweise. Diese Veränderungen in der Wurzelmorphologie wird von dynamischen Transkriptionsreaktionen begleitet. Eine weitere Ebene der Genregulierung ist das alternative Spleißen, ein Mechanismus, der zunehmend als äußerst relevant für die Reaktion von Pflanzen auf Salzstress erkannt wird. Alternatives Spleißen beschreibt die Verarbeitung einer Vorläufer-mRNA in zwei oder mehr Varianten durch die Entfernung verschiedener Intron-Segmente. Die wichtigsten Regulatoren, die am Salz-regulierten alternativen Spleißen beteiligt sind, ihre Zielgene und ihr Beitrag zur lokalen Entwicklungsplastizität und Salzstresstoleranz sind jedoch noch weitgehend unbekannt. Mithilfe eines phosphoproteomischen Ansatzes identifizierten wir vier Serin/Arginin-reiche (SR) Spleißregulatoren (RS40, RS41, RS2Z32 und RS2Z33), die als Reaktion auf NaCl, Na+ (NaCl und NaNO3) oder osmotischen Stress (Sorbitol) spezifisch phosphoryliert werden. Diese vier Proteine sind die Hauptkandidaten für die Kontrolle des Salz regulierten alternativen Spleißens. Daher soll in diesem Projekt die Bedeutung des alternativen Spleißens für die Salztoleranz durch Untersuchung der Rolle von RS40, RS41, RS2Z32 und RS2Z33 entschlüsselt werden. Zunächst werde ich die Rolle dieser SR-Proteine bei der Toleranz gegenüber Salz- und osmotischem Stress anhand entsprechender Arabidopsis Knockout-Mutanten charakterisieren. Um die Spezifität und den zeitlichen Ablauf von Salz-regulierten alternativen Spleißreaktionen in Wurzeln zu untersuchen, werde ich RNA-seq-Datensätze des Gastgeberlabors erneut analysieren. Anschließend werde ich die globalen transkriptomischen Auswirkungen ausgewählter SR-Kandidaten unter Kontroll- und Salzstressbedingungen identifizieren. Schließlich werde ich untersuchen, wie die durch Salz und osmotischen Stress induzierte Phosphorylierung die SR-Lokalisierung, die Spleißaktivität und die allgemeine Salztoleranz beeinflusst. Insgesamt ist es das Ziel, durch die Entschlüsselung der molekularen Mechanismen und physiologischen Funktionen von SR-Proteinen neue Erkenntnisse über das Salz-regulierte alternative Spleißen zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Gastgeberin: Professorin Dr. Christa Testerink