Die Bedeutung von Elongasen für die Bildung von Suberin in den Wurzeln von Arabidopsis thaliana
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Als Schutz vor unkontrolliertem Wasserverlust, Nährstoffausbleichung und Pathogenen haben Pflanzen spezielle Gewebe entwickelt, die alle oberirdischen Organe, aber auch die Wurzel, zu ihrer Umwelt abgrenzen. Diese Gewebe sind durch die aliphatischen Zellwandpolymere Kutin und Suberin gekennzeichnet, welche in ihrer Biosynthese weitgehend unerforscht sind. Als Ausgangsbasis für einen Reverse Genetik Ansatz wurde die chemische Zusammensetzung des Suberin von Arabidopsiswurzeln bestimmt. Die Kettenlängenverteilung der Fettsäurederivate von C16–C24 verdeutlicht die Notwendigkeit von Fettsäureelongasen für die Suberinbiosynthese. Tatsächlich konnte mittels Mutantenanalyse für DAISY, eines von acht untersuchten Elongasegenen, eine Beteiligung an der Synthese von C22 und C24 Suberinbausteinen nachgewiesen werden. Die Expression von DAISY ist durch Verwundung und Salzstressbedingungen induzierbar, welche auch zu einer gesteigerten Suberinisierung führen. Zusammen mit der Kolokalisation von DAISY und Suberin in weiteren abschließenden Geweben zeigen diese Ergebnisse, dass DAISY an der Suberinbiosynthese und in verschiedenen Geweben an der Ausbildung von schützenden Grenzflächen unter ungünstigen Umweltbedingungen beteiligt ist. Diese und weiter Einblicke in die molekularen Mechanismen der Suberinisierung werden zukünftig helfen Pflanzen gegen über nachteiligen Umwelteinflüssen resistenter zu machen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2005) Apoplastic polyester in Arabidopsis surface tissues: a typical suberin and a particular cutin. Phytochemistry 66:2643-2658
Franke R, Briesen I, Wojciechowski T, Faust A, Yephremov A, Nawrath C, Schreiber L
- (2005) The chemical composition of suberin in apoplastic barriers affects radial hydraulic conductivity differently in the roots of rice (Oryza sativa L. cv. IR64) and corn (Zea mays L. cv. Helix). Journal of Experimental Botany 56:1427-1436
Schreiber L, Franke R, Hartmann K, Ranathunge K, Steudle E
- (2006) Genetic and biochemical evidence for involvement of HOTHEAD (HTH) in the biosynthesis of long chain ?-,?-dicarboxylic fatty acids and formation of extracellular matrix. Planta 224:315-329
Kurdyukov S, Faust A, Trenkamp S, Bär S, Franke R, Efremova N, Tietjen K, Schreiber L, Saedler H, Yephremov A
- (2006) The epidermis-specific extracellular BODYGUARD controls cuticle development and morphogenesis in Arabidopsis. The Plant Cell 18:321-339
Kurdyukov S, Faust A, Nawrath C, Bär S, Voisin D, Efremova N, Franke R, Schreiber L, Saedler H, Métraux JP, Yephremov A
- (2006) Wax-deficient anther 1 is involved in cuticle and wax production in rice anther walls and is required for pollen development. The Plant Cell 18:3015-32
Jung KH, Han MJ, Lee DY, Lee YS, Schreiber L, Franke R, Faust A, Yephremov A, Saedler H, Kim YW, Hwang I, An GH
- (2007) Suberin - a biopolyester forming apoplastic plant interfaces. Current Opinion in Plant Biology 10:252-259
Franke R, Schreiber L
- (2007) The Arabidopsis DESPERADO/AtWBC11 transporter is required for cutin and wax secretion. Plant Physiology 145: 1345-1360
Panikashvili D, Savaldi-Goldstein S, Mandel T, Yifhar T, Franke RB, Höfer R, Schreiber L, Chory J, Aharoni A
- (2008) The DAISY gene from Arabidopsis encodes a fatty acid elongase condensing enzyme involved in the biosynthesis of aliphatic suberin in roots and the chalaza micropyle region of seeds. The Plant Journal
Franke R, Höfer R, Briesen I, Emsermann M, Efremova N, Yephremov A, Schreiber L
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2008.03674.x) - (2008) Wax Crystal- Sparse Leaf1 encodes a beta-ketoacyl CoA synthase involved in biosynthesis of cuticular waxes on rice leaf. Planta 228: 675-685
Yu D, Ranathunge K, Huang H, Pei Z, Franke R, Schreiber L, He C
