Projektgruppe: Dr. Heike Holländer-Czytko
Wirkung endogener und exogener Faktoren auf den pflanzlichen Metabolismus
Pflanzen sind in der Lage biotische und abiotische Umweltfaktoren zu perzipieren und darauf mit metabolischen Veränderungen zu reagieren. Ein Schwerpunkt dabei ist die Biosynthese von Oktadekanoiden, z.B. der 12-Oxo-Phytodiensäure (OPDA) oder der Jasmonsäure. Ähnlich den tierischen Eikosanoiden werden Jasmonate in Pflanzen als Hormongruppe diskutiert, da sie selber auch in kleinsten Mengen in der Lage sind, unterschiedlichste Reaktionen in Pflanzen zu induzieren, wie z.B. Rankenkrümmung , Alkaloidakkumulation, Fruchtreifung und Seneszens.
Das Phytotoxin Coronatin, welches von Pseudomonas syringae produziert wird und in Pflanzen z.B. Chlorosen erzeugt, ist in der Lage z.T. ähnliche Reaktionen zu induzieren wie die Oktadekanoide und wird aufgrund struktureller Ähnlichkeiten als Analogon zum Isoleucinderivat der Jasmonsäure diskutiert. Die Regulation des pflanzlichen Metabolismus nach Gabe von Coronatin und Oktadekanoiden wird in unserer Gruppe untersucht.
Abb. 1: Strukturformeln von Coronatin, 12-OPDA, Jasmonsäure und Jasmonsäure-Isoleucin
Mit der Methode des "Differential Displays" konnten aus Coronatin-induzierten Arabidopsis thaliana Pflanzen im Vergleich zu nicht induzierten Pflanzen verschiedene cDNA Klone isoliert werden. Die Funktion dieser Klone wurden durch Vergleich der Sequenzen mit Genbanken identifiziert. An der Expression, dem Aktivitätsnachweis und der Charakterisierung der zugeordneten Proteine wird z.Zt. gearbeitet. Es werden Untersuchungen auf der Gen- und Proteinebene sowie auf der Sekundärstoffebene durchgeführt. Dazu bedienen wir uns molekularbiologischer ebenso wie biochemisch-enzymatischer Methoden und die Sekundärstoffanalytik erfolgt mittels HPLC bzw. GC-MS.
Im Kontext zu diesen Versuchen erfolgt die Generierung transgener Pflanzen, sowie auch Regenerations- und Transformationsversuche und die Erzeugung von Kallus- und Zellsuspensionskulturen.
Ein weiteres Interessengebiet beschäftigt sich mit Vorgängen an pflanzlichen Membranen, speziell an der Plasmamembran. Hier sind besonders die Aufnahme von Nährstoffen wie z.B. Nitrat, dessen Transport über die Plasmamembran (untersucht mit dem Transportanalogon 36-Cl Chlorat), die Aktivierung der PM-ATPase durch Nitrat und Fusicoccin bei der Wasserpflanze Ceratophyllum demersum von Interesse. Diese Pflanze ist Teil eines abgeschlossenen, aquatischen Ökosystems (C.E.B.A.S., closed equilibrated biological aquatic system), in dem Interaktionen zwischen Pflanzen, Tieren (Fische und Schnecken) und Mikroorganismen unter verschiedenen Bedingungen untersucht werden können. C.E.B.A.S. wurde im Rahmen zweier Space-Shuttle Flüge, STS-89 und STS-90 , im Jahre 1998 im Weltraum geflogen, wobei die Pflanzen ihrer Funktion zur Sauerstoffproduktion und Reinhaltung des Wassers durch Aufnahme von Ionen voll nachkamen.
