Die Rolle von Trehalose-6-Phosphat in der Regulation des Primär- und Seitenwurzelwachstums

• Antragstellerin: Dr. Franziska Fichtner
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515360083

Pflanzen müssen sowohl das Angebot als auch die Nachfrage von Kohlenstoff wahrnehmen, um ihren Metabolismus zu regulieren und um Hinweise für ihre Entwicklung und das Wachstum neuer Organe zu bekommen. Trehalose-6-Phosphat (Tre6P) ist ein Signalmolekül, dass den Saccharosemetabolismus reguliert und für ein normales Pflanzenwachstum essenziell ist. Entwicklungsprozesse, wie das Blühen oder die Spross- und Wurzelverzweigung, verpflichten die Pflanze zu neuem Wachstum, welches Saccharose und andere Nährstoffe verbraucht. Wir nehmen an, dass Tre6P das Wachstum reguliert, um die Balance zwischen dem Angebot und dem Verbrauch von Nährstoffen zu wahren. Tre6P wird durch Tre6P-Synthasen (TPS) synthetisiert. In Arabidopsis, ist TPS1 verantwortlich für die Tre6P-Synthese in allen nicht embryonalen Geweben, hauptsächlich im Leitgewebe vom Spross und der Wurzel vorhanden und ein kritisches Element in dem Nexus zwischen Saccharose und Tre6P. Die meisten Studien haben sich mit der Rolle von Tre6P im Spross beschäftigt. Wir haben dabei gezeigt, dass Tre6P-Level im Leitgewebe den Blühzeitpunkt und die Sprossverzweigung durch eine Interaktion mit Fotoperiode-abhängigen Signalwegen und durch die veränderte Allokation von Saccharose modulieren. Zusätzlich zu diesen systemischen Signalisierungsmechanismen, hat Tre6P auch eine lokale Funktion in Seitenknospen um die Sprossverweigung zu steuern. Die Funktion von Tre6P in Wurzel ist hingegen noch unklar. Unsere unpublizierten Daten zeigen, dass Tre6P die Länge der Primär- und Lateralwurzel stark verändert. Tre6P verändert die Wurzelarchitektur dabei durch lokale sowie wahrscheinlich durch systemische Signalisierungswege und interagiert mit bereits bekannten Signalwegen des Wurzelwachstums. Dieses Project wird aufdecken wo Tre6P während des Wurzelwachstums synthetisiert wird und wie es das Primär- und Lateralwurzelwachstum beeinflusst. Wir werden bereits etablierte Linien mit Veränderung von Tre6P im Leitgewebe benutzen, um die Ursachen für die veränderte Wurzelstruktur durch phänotypische und metabolische Analysen zu untersuchen. Darüber hinaus werden Wurzel-spezifische induzierbare Tre6P Akkumulationslinien generiert und hinsichtlich ihres Entwicklungs- und metabolischen Phänotyps untersucht. Verschiedene targeted und untargeted Herangehensweisen werden kombiniert, um Tre6P-Signalisierungswege in das Netzwerk des Wurzelwachstums einzubinden. Zudem wird ein neues Erd-basiertes Phänotypisierungssystem eingesetzt, um die Rolle von Tre6P im trade-off von Wurzel- und Sprosswachstum aufzudecken. Dieses Projekt wird unser Wissen über die Signalisierungsfunktionen von Tre6P in Wurzeln vertiefen, welches bis heute in der Tre6P-Forschung stark vernachlässigt wurde. Darüber hinaus wird etablieren werden, ob Tre6P als lokales und systemisches Saccharosesignal in der Wurzel wirkt. Dieses Wissen wird ein Fundament aufbauen, um durch Tre6P-Signallisierungswege das Wachstum und die Produktivität von Kulturpflanzen zu modulieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien
• Kooperationspartnerin: Dr. Christine Beveridge