Inosit als Regulator der Keimlingsentwicklung

• Antragstellerin: Dr. Sabine Schneider
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242751175

Der zyklische Zuckeralkohol Inosit spielt in Pflanzen eine zentrale Rolle in verschiedensten Stoffwechselwegen. Inosit kann aus Glukose neu synthetisiert, aber auch über Inosittransporter aus dem Apoplasten in die Zelle importiert bzw. aus der Vakuole freigesetzt werden. Veränderungen im intrazellulären Inositgehalt, z.B. in Biosynthesemutanten, führen zu vielerlei Effekten, wie dem veränderten Gehalt an inosithaltigen Membranbausteinen, der Beeinträchtigung der Membrandynamik und Defekten in der Keimlingsentwicklung. Darüber hinaus ist das Signalling des Phytohormons Auxin durch veränderte Lokalisation von Auxin-Efflux-Transportern beeinflusst.Arabidopsis thaliana besitzt für den Import von Inosit in das Zytoplasma drei Transporter: AtINT2 und AtINT4 in der Plasmamembran und AtINT1 im Tonoplast. Fehlt das AtINT1-Protein, das Inosit aus der Vakuole ins Zytoplasma transportiert, zeigen diese Atint1-Keimlinge eine Inhibierung der Zellstreckung in Wurzeln und in etiolierten Hypokotylen. Dies ist jedoch nur der Fall, wenn dem Anzuchtmedium Saccharose zugesetzt wurde. Atint1-Pflanzen, die auf Medium ohne Saccharose angezogen wurden, zeigen keine sichtbaren Wachstumsunterschiede zum Wildtyp. Allerdings haben diese Keimlinge einen erhöhten Gehalt an inosithaltigen Membranbausteinen. Ein Vergleich mit Mutanten der Inositbiosynthese hat gezeigt, dass es sich nicht um einen reinen Inositmangeleffekt handelt, sondern dass ein Ungleichgewicht in der intrazellulären Inositverteilung zu den beschriebenen Effekten führt.Ziel dieses Projekts ist es, den Einfluss der intrazellulären Inositverteilung auf die Keimlingsentwicklung zu analysieren. Da Inosit in vielerlei Prozesse involviert ist, werden verschiedene Ansätze verfolgt: Das Spektrum analysierter Metabolite wird erweitert. So werden z.B. phosphorylierte Inosite, die Signalwirkung in der Pflanze haben können, mit einbezogen. Desweiteren wird untersucht, ob der Effekt von Saccharose darauf zurückzuführen ist, dass sie als C-Quelle dient oder als Signalmolekül wirkt. Da Inosit in viele Stoffwechselwege involviert ist, kann die Expressionsanalyse von Genen, die für zentrale Enzyme im Inositstoffwechsel kodieren, Aufschluss bringen, welche Stoffwechselwege in der Atint1-Mutante im Vergleich zum Wildtyp verändert sind.Die Analyse der Lokalisation von Auxin-Efflux-Transportern in der Atint1-Mutante und die Verwendung eines Markers, der die Verteilung von Auxin sichtbar macht, werden helfen, einen möglichen Zusammenhang zwischen fehlendem Inosittransport und Auxin-Signalling aufzuklären.Zusätzlich wird die Atint1-Mutante auf weitere phänotypische Unterschiede zum Wildtyp untersucht. Es wird z.B. der Gravitropismus analysiert, für den eine Beteiligung von Inosit bereits beschrieben ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Ingo Heilmann