Subzelluläre Regulation der pflanzlichen Stressantwort

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Nägele
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Biochemie ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456490287

Genetische Variation innerhalb einer Pflanzenart kann genutzt werden, um Anpassungsstrategien an mikroklimatische Gegebenheiten eines natürlichen Habitats zu untersuchen. Arabidopsis thaliana gehört in diesem Zusammenhang aufgrund der Vielzahl natürlich vorkommender Akzessionen aus unterschiedlichen geographischen Regionen zu einer der meist untersuchten Pflanzenarten. Die Plastizität des Stoffwechsels erschwert bzw. verhindert jedoch eine direkte Vorhersage der Anpassungsfähigkeit aus der Genomsequenz. Befunde aus vorangegangenen Studien haben gezeigt, dass die subzelluläre Ebene der Stoffwechselregulation einen wichtigen, jedoch oftmals nur unzureichend betrachteten, Faktor der zugrundeliegenden Anpassungsmechanismen darstellt. In dem hier beantragten Projekt soll die subzelluläre Stoffwechselregulation in Hinblick auf natürliche Anpassung an unterschiedliche Umweltbedingungen analysiert und mit Hilfe von mathematischer Modellierung in ein quantitatives Stoffwechselmodell umgesetzt werden. Für einzelne Aminosäuren, Vertreter der Raffinosefamilieoligosaccharide (RFOs) sowie für einige Produkte des sekundären Stoffwechsels ist eine dynamische und akzessionsabhängige subzelluläre Kompartimentierung bereits bekannt, was zusätzlich auf die zentrale Bedeutung in den Anpassungsstrategien hindeutet. Unter Verwendung eines von uns entwickelten experimentellen Ansatzes zur subzellulären Fraktionierung von pflanzlichem Gewebe soll in diesem Projekt untersucht werden, (i) welche Rolle Sekundärmetabolite in der Stabilisierung von Photosynthese und Energiestoffwechsel spielen, und (ii) ob die subzelluläre Dynamik der beteiligten Stoffwechselprodukte eine Vorhersage und/oder Klassifizierung der natürlichen Akzessionen hinsichtlich ihrer Herkunft erlaubt. Schließlich soll durch Simulationen eines mathematischen Stoffwechselmodells die Vorhersagbarkeit der pflanzlichen Stoffwechselregulation in einer sich ändernden Umwelt verbessert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Wolfram Weckwerth