Lipid-Homöostase der Wurzel bei niedrigen Temperaturen

• Antragstellerin: Dr. Ana Carolina Vilchez, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560830917

Klimawandel-bedingte Kälteperioden stellen eine zunehmende Herausforderung für Pflanzen dar und resultieren in hohen Ertragseinbußen. Um Nutzpflanzen zu verbessern, ist ein umfassendes Verständnis ihrer adaptiven Mechanismen unumgänglich. Die Umstrukturierung von Lipiden bei Temperaturstress ist essentiell für die Aufrechterhaltung der zellulären Homöostase. Die Akkumulation von Triacylglycerol (TAG) in Oleosomen, zum Beispiel, ist ein Kennzeichen für die pflanzliche Stressantwort auf abiotischen Stress. Dennoch ist die physiologische Relevanz, sowie die unterliegenden metabolischen Mechanismen in vegetativen Geweben, bisher weitgehend unbekannt. In ersten Experimenten haben wir gezeigt, dass die Anzahl und Größe von TAG einspeichernden Oleosomen in den Wurzeln von Arabidopsis thaliana bei niedrigen Temperaturen steigen und nach einer Erholungsphase wieder sinken. Zudem führt der Verlust der Lysophosphatidylcholin Acyltransferase (LPCAT), eines Enzyms, das in der Umstrukturierung von Phosphytidylcholin involviert ist, zu einer Reduktion der Oleosomen-Stressantwort und der allgemeinen Fitness von Arabidopsis unter dem Einfluss von Kälte. Daher vermuten wir, dass unter Stress angereicherte Oleosomen als Reservoirs für die Produkte von Membran-Umstrukturierungen fungieren, was wiederum die Komposition, Anzahl und Größe der Oleosomen beeinflussen würde. Eine Erhöhung der Oleosomenzahl unter Stress könnte demnach zur Regulation der Membranfluidität, und durch Mobilisierung der gespeicherten Lipide zur Erholung, beitragen. Das Walter Benjamin Programm würde mir die eingehende Erforschung des TAG Metabolismus und dessen Relevanz für die Lipidhomöostase unter Temperaturstress in Wurzeln ermöglichen. Im Zuge des geplanten Projekts möchte ich (i) das Lipid- und Proteinprofil von Oleosomen, und die dynamischen Änderungen des Lipidoms während des Kältestress und der Erholungsphase, analysieren, um Rolle von TAG zu verstehen, sowie (ii) den Einfluss von LPCAT1 und 2 auf die Komposition und Eigenschaften von Membranen untersuchen, um ihre Funktion in der Lipidhomöostase in Kälte-gestressten Wurzeln zu verstehen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle