Ammonium-Sensing in Pflanzenwurzeln

• Antragsteller: Professor Dr. Nicolaus von Wirén
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 72169357

Das Sensing (Erfassen) lokaler Nährstoffdepots in Böden durch Pflanzenwurzeln ist nicht nur Teil einer Strategie zur Erhöhung der Konkurrenzfähigkeit von Pflanzen in natürlichen Habitaten sondern auch entscheidend in landwirtschaftlichen Produktionssystemen, um die Düngemittelnutzungseffizienz von Kulturpflanzen zu steigern. Aufgrund starker Veränderungen im Seitenwurzelwachstum bei lokaler Verfügbarkeit von bestimmten Nährstoffen wurde die Seitenwurzelbildung als morphologischer Parameter für das Nährstoff-Sensing etabliert. Während der ersten Förderperiode konnten wir zeigen, dass lokales Ammoniumangebot die Verzweigung von Seitenwurzeln erhöht, während Nitrat deren Elongation fördert. In Arabidopsis wird diese Anpassung durch den Ammoniumtransporter AMT1;3 vermittelt. Das Ziel dieses Antrags ist es i) zu untersuchen, ob AMT1;3 als sog. Transzeptor agiert, d.h. den Ammoniumtransportprozess mit einem Signaleffekt koppelt, der zur Seitenwurzelbildung führt; ii) die Rolle des Phytohormons Auxin in der Ammonium-induzierten Seitenwurzelverzweigung zu bestimmen; und iii) Gene zu identifizieren, die an der Ammonium-induzierten Signaltransduktion direkt nach der Ammoniumaufnahme in der Wurzel beteiligt sind. Unsere Ansätze umfassen AMT-Promoter-Austauschverfahren zur Expression in einer amt-Vierfachmutante (qko) und Wurzelsystemanalysen auf geteilten Agarmedien mit lokalem Ammoniumangebot. Zudem werden qko-Linien mit rekonstituierter Expression einzelner AMTs mit Auxinreporter-Konstrukten transformiert und hinsichtlich veränderter Expression von Kandidatengenen charakterisiert. Das ultimative Ziel ist es, molekulare Komponenten zu identifizieren, die die Information über lokale Ammoniumquellen ins Entwicklungsprogramm der Wurzel integrieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen