Strategien der Überdauerung niedriger Temperaturen in Arabidopsis thaliana

• Antragsteller: Professor Dr. Arnd Göran Heyer
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 236129611

Im ersten Jahr der Bearbeitung des Projekts"Strategies of low temperature survival in Arabidopsis thaliana" konnten wir durch eine Koppelung der Methoden für nicht-wässrige Fraktionierung von Zellkompartimenten und quantitativer Metabolit-Profilierung nachweisen, dass es im Rahmen der Kälte-Akklimatisierung zu zahlreichen Re-Allokationen von Metaboliten innerhalb der Pflanzenzelle kommt. Für die Stoffwechselmutanten pgm- und spsa1, die defizient in der Stärkesynthese bzw. in der dominanten Isoform der Saccharose-Phosphat Synthase sind, konnten wir zeigen, dass neben einer plastidären Assoziation von Raffinose die cytosolische Assoziation von Prolin und möglicherweise der Austausch von Reduktionsäquivalenten und/oder. Intermediaten der Photorespiration zwischen Plastiden und Mitochondrien relevant für die Frosttoleranz sind. In einem zweiten Projektabschnitt wollen wir diese Analysen auf natürliche Akkzessionen von Arabidopsis ausdehnen und so durch Einbeziehung eines breiten Spektrums an Frosttoleranz eine "Landkarte" der Kälte-Akklimatisierung mit sub-zellulärer Auflösung erstellen. Dabei soll insbesondere den Hinweisen auf einen Austausch von Aspartat / Malat und Glutamat / 2-Oxoglutarat für den Transfer von Reduktionsäquivalenten sowie von Ornithin / Citrullin für den Transfer von Ammonium zwischen Mitochondrien und Plastiden nachgegangen werden. Parallel soll mittels thermographischer Analyse untersucht werden, ob Arabidopsis grundsätzlich bzw. ob bestimmte Akkzessionen das Gefrieren von Gewebswasser in Interzellularräumen tolerieren und ob bestimmte metabolische Muster mit dieser Fähigkeit korrelieren. Durch Veränderung der Konzentration relevanter Metabolite soll die Frosttoleranz der Pflanzen moduliert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen