Lokalisierung, Charakterisierung und physiologischer Impakt der Ca2+-Kanäle und -Pumpen in den Siebelementen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Unser Projekte haben zum generellen Verständnis der Membranregulierung von Transport- und Signalereignissen entlang der Phloembahn beigetragen. Dabei wurden Experimente zum Verständnis der interzellulären Konkurrenz zwischen den Zellen im Transportphloem untersucht. Es stellte sich starke thermodynamische Konkurrenz zwischen den prominenten Zelltypen des Phloems - dem Siebelement-Geleitzellenkomplex und den Phloemparenchymzellen - heraus, die allerdings zwischen verschiedenen Pflanzenarten unterschiedlich war. So werden in bestimmten Arten die Photoassimilate vorzugsweise in den Siebröhren festgehalten und Richtung axiale Sinks transportiert. Andererseits gibt es Arten, bei denen Photoassimilate entlang der Transportbahn abgegeben werden und in den axiale Sinks akkumuliert mit entsprechenden, potentiellen Konsequenzen für die Wachstumsraten. Ferner wurde die Kinetik der Zuckeraufnahme durch jeweilige Phloemzelltypen entlang der Transportbahn erforscht, die eine verringerte Kapazität zu Retrieval durch die Siebröhren in Richtung der terminalen Sinks nahe legt. Weiterhin wurden als eine Neuentwicklung funktionelle Protoplasten von Siebelementen hergestellt, die im weiteren Verlauf des Projektes bezüglich der Ausstattung an Calciumtransportem untersucht worden sind. Darüber hinaus wurde die Rolle von Calciumkanälen der Siebelemente bei der Erzeugung von Langstreckensignalen im Phloem untersucht. So wurde gezeigt, dass bei der Weiterleitung von Aktionspotentialen entlang der Siebröhren mehrere Calciumkanäle beteiligt sind, die teils in der Plasmamembran, teils in den ER-Membranen lokalisiert sind. Calciuminflux während der Propagation des Aktionspotentials verursacht entfernte Verschlußreaktionen wie Forisomdispersion oder Calloseablagerung in Vicia faba Pflanzen. Lokale Verschlußreaktionen werden ebenfalls durch eine Kälteinduzierung der Calciumkanäle hervorgerufen. Momentan wird über die Zeitgrenzen des Projektes noch an folgenden spin-off Projekten gearbeitet: - Cytoskelett in Siebelementen - Identifizierung und Charakterisierung von Calciumkanälen in Siebelementen - Calcium-bindende Proteine im Phloemsaft - Viskosität und Stromgeschwindigkeit des Phloemsaftes. Die Publikationen Hafke et al. (2005) und Furch et al. (2007) sind in der „Faculty of 1000" gelistet und evaluiert (Empfehlung). Hafke et al. (2007) wurde in der Fachzeitschrift Plant Physiology vom November 2007 als eine „Editorial note" hervorgehoben. Faculty of 1000 Biology: evaluations for Hafke JB et al, Plant Physiol 2005 138 (3): 1527-37 http://www.f1000biology.com/article/id/1026679/evaluation Faculty of 1000 Biology: evaluations for Furch AC et al, J Exp Bot 2007 58 (11) :2827-38 http://www.f1000biology.com/article/id/1089064/evaluation Minorsky PV, Plant Physiology, November 2007, Vol. 145, 573-574.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2005) Physicochemical determinants of phloem transport. In: Vascular Transport In Plants. Eds Holbrook NM, Zwieniecki M. Elsevier, pp 19-44
van Bel AJE, Hafke JB
- (2005) Thermodynamic battle for photosynthate acquisition between sieve tubes and adjoining parenchyma in transport phloem. Plant Physiol 138:1527-1537
Hafke JB, van Amerongen JK, Kelling F, Furch ACU, Gaupels F, van Bel AJE
- (2007) Ca2+-mediated remote control of reversible sieve-tube occlusion in Vicia faba. J Exp Bot 58: 2827-2838
Furch ACU, Hafke JB, Schulz A, van Bel AJE
- (2007) Functional sieve element protoplasts. Plant Physiol 145: 703-711
Hafke JB, Furch ACU, Reitz MU, van Bei AJE
- (2008) Plant- and stimulus-specific variations in remote-controlled sieve-tube occlusion. Plant Signaling & Behavior. 3:10, 858-861
Furch ACU, Hafke JB, van Bel AJE
