Untersuchungen von pflanzlichen Stressantworten mittels genetisch kodierter fluoreszierender Sensoren

• Antragsteller: Dr. Rainer Waadt
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289941855

Wechselnde Umweltbedingungen haben einen wesentlichen Einfluß auf die pflanzliche Entwicklung. Vor allem stark salzhaltige Böden erschweren den Pflanzen die Wasser- und Nährstoffaufnahme.Pflanzen haben Signalmechanismen entwickelt um ihre Umwelt wahrzunehmen und um sich an eventuelle Änderungen anzupassen. Hierfür verwenden sie Signalmoleküle wie das Hormon Abscisinsäure, Calcium, und reaktive Sauerstoffspezies. Um zu verstehen wie Pflanzen auf ihre Umwelt reagieren, muss die Verteilung der Signalmoleküle, sowie die Kommunikation der einzelnen Signalwege untereinander, bekannt sein.Ziel dieses Projektes ist die Weiterentwicklung und Verwendung von genetisch kodierten fluoreszierenden Sensoren, die spezifisch über Änderung ihrer Fluoreszenzeigenschaften, die oben genannten Signalmoleküle mikroskopisch detektierbar machen. Mit Hilfe dieser Sensoren ist es möglich die Verteilung und Konzentration der Signalmoleküle, sowie deren zeitliche Veränderung, unter Stressbedingungen (z. B. Salz) in lebenden und intakten Pflanzen zu ermitteln.Um speziell Stressantworten auf Salz in Pflanzen zu untersuchen, sollen Sensoren für Abscisinsäure, Calcium und reaktive Sauerstoffspezies verwendet werden. Hierfür wurden von uns mikroskopische Methoden, sowie ein fluoreszierender Abscisinsäuresensor etabliert. Durch die unterschiedlichen Fluoreszenzeigenschaften der Sensoren ist es möglich diese zu kombinieren und zugleich mehrere Parameter/Signalmoleküle in der lebenden Pflanze zu messen. Die Messungen werden sowohl in Arabidopsis thaliana Wildtypen als auch in Mutanten mit Beeinträchtigungen in den individuellen Signalwegen stattfinden. Desweiteren sollen neue Varianten unseres Abscisinsäuresensors in Bezug auf Sensitivität und Fluoreszenzeigenschaften entwickelt werden, um die Kombination mit Calciumsensoren und Sensoren für reaktive Sauerstoffspezies zu erleichtern.Zusammenfassend beabsichtigen wir die räumliche und zeitliche Dynamik der pflanzlichen Salzstressantwort mit Hilfe von fluoreszierenden Sensoren für die beteiligten Signalmoleküle zu untersuchen und dabei die Weiterentwicklung unserer Abscisinsäuresensoren voranzutreiben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen