Charakterisierung eines neuen Mechanismus für abiotische Stresstoleranz

• Antragsteller: Dr. Daniel McKay
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513826948

Das Trans-Golgi-Netzwerk/frühe Endosom (TGN/EE) ist ein intrazelluläres Kompartiment, das für den Transport von zellulärem Cargo, insbesondere zur und von der Plasmamembran, von entscheidender Bedeutung ist. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass die Aufrechterhaltung des sauren pH-Werts des TGN/EE für seine Funktion entscheidend ist. Dabei wurden mehrere Proteine identifiziert, die an der Regulierung des pH-Werts im TGN/EE beteiligt sind. Diese Proteine sind ebenfalls an der Regulierung des Osmolyt-Transports über die TGN/EE-Membran beteiligt. So konnte gezeigt werde, dass Mutanten mit einer defekten Regulation des TGN/EE pHs, eine veränderte Sensitivität gegenüber abiotischen Stressfaktoren wie Salz oder osmotischem Stress aufweisen. Umgekehrt wurde gezeigt das Salz- und osmotischer Stress zu einer Veränderung des pH-Werts des TGN/EE führen. Dies deutet auf eine duale Funktion der entsprechenden Proteine hinsichtlich der Regulierung des TGN/EE-pH-Wertes und der Toleranz gegenüber Salz- und osmotischem Stress hin. Wie genau die Regulierung des TGN/EE pHs mit der veränderten Stresstoleranz zusammenhängt ist jedoch unklar. Dieses Projekt zielt daher darauf ab, die Rolle des TGN/EE während der abiotischen Stresstoleranz zu klären. Das erste Ziel des Projekts besteht darin zu charakterisieren, wie sich Veränderungen des pH- und Ionenhaushalts des TGN/EE auf die Toleranz gegenüber Salz- und osmotischem Stress auswirken. So kann festgestellt werden, ob bestimmte Veränderungen des pH-Werts oder des Ionentransports zu einer erhöhten oder verringerten Stresstoleranz führen und ob das TGN/EE eine wichtige Rolle bei der Stresstoleranz bestimmter Pflanzenorgane spielt oder für bestimmte Salztoleranzmechanismen wie den Ausschluss von Salz aus dem Spross wichtig ist. Das zweite Ziel besteht darin, die Rolle bestimmter pH-regulierender Proteine bei der Anpassung des TGN/EE-pH-Wertes während Salz- und osmotischem Stress zu untersuchen. Das letzte Ziel besteht darin herauszufinden, wie sich die TGN/EE-Bedingungen auf die Stresstoleranz auswirken. Hierfür werden drei potenzielle Mechanismen vorgeschlagen, welche anhand der experimentellen Ergebnisse der ersten beiden Projektziele bewertet und priorisiert werden sollen. Die Umsetzung der genannten Projektziele wird es uns ermöglichen einen neuen Mechanismus für die Toleranz gegenüber Salz und osmotischen Stress zu identifizieren. Die Ergebnisse können gezielt eingesetzt werden um Pflanzen mit erhöhter Toleranz gegenüber Salz- und Wasserstress zu entwickeln. Dies ist vor Allem wichtig für Pflanzen die auf salzhaltigen Böden wachsen sowie für Pflanzenkulturen welche starken osmotischen Veränderungen der Nährlösung ausgesetzt sind wie es zum Bespiel bei der Pflanzenzucht in hydroponischen Kulturen und in der vertikalen Landwirtschaft der Fall ist.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle