Flux4LIVES_Thylakoid Ion Flux-Untersuchungen zur funktionellen Verbindung zwischen photosynthetischer Effizienz und osmotischer Stressantwort

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Ute Armbruster; Professor David Mark Kramer, Ph.D.; Professor Dr. Hans-Henning Kunz
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 355293141

Wie Studien der Food and Agriculture Organization (FAO) der Vereinten Nationen zeigen, wird aufgrund des zu erwartenden Anstiegs der Erdbevölkerung weiterhin dringend eine Steigerung der Nahrungs- und Biomasseproduktion benötigt. Da sich zudem das Klima in einigen Gebieten aufgrund des Klimawandels extrem verändert, müssen unsere Pflanzen nicht nur produktiver sondern zusätzlich auch robuster gegenüber sogenanntem abiotischem Stress werden. Neueste Untersuchungen haben eindrucksvoll das Potenzial veranschaulicht, welches in einer Verbesserung der photosynthetischen Effizienz steckt. Transgene Tabakpflanzen bei denen die Abschaltung eines photoprotektiven Prozesses bei Übergang von Hoch zu Niedriglicht beschleunigt werden konnte, erzielten bis zu 15 % höheren Biomassenertrag im Feld. Wie unsere eigenen publizierten Forschungsergebnisse der letzten Jahren zeigen, ist die photosynthetische Effizienz von Pflanzen unter den Lichtbedingungen wie sie in der Natur, bzw. im Feld vorzufinden sind, stark vom Ionentransport über die Thylakoidmembran im Chloroplast abhängig ist. Zudem wurde kürzlich gezeigt, dass der Ionentransport am Thylakoid auch Einfluss auf die pflanzliche Antwort auf abiotischen Stress hat. Daher ist anzunehmen, dass bei einer gezielten Manipulation der von uns mitentdeckten Ionentransportproteine in der Thylakoidmembran die beiden Merkmale photosynthetische Effizienz und Stressresistenz positiv beeinflussen beeinflusst werden können.Die Kenntnis aller Thylakoidionentransporter und Wissen über ihre Interaktionen ist Vorrausetzung für die gezielte Manipulation dieser Komponenten. Deswegen hat sich das internationale FLUX4Lives Forschungskonsortium das ehrgeizige Ziel gesetzt, die verbleibenden Komponenten in den kommenden Jahren aufzudecken. Einige vielversprechende Kandidaten sind bereits vorhanden. Des Weiteren werden wir untersuchen, wie die verschiedenen Ionentransporter und Ionenkanäle in der Thylakoidmembran miteinander funktionieren bzw. sich gegenseitig beeinflussen. Hierbei werden wir fokussiert beleuchten, inwiefern ihre Aktivitäten und Interaktionen Einfluss auf die pflanzliche Photosynthese und auf die abiotischen Stresstoleranz haben. Um unsere Innovation alsbald im Feld testen zu können, werden wir im Rahmen des Projektes transgene Tomatenpflanzen mit angepasstem Ionentransport am Thylakoid generieren. Mithilfe von unseren experimentellen Mutantendaten in Arabidopsis und Tomate und zusätzliche Felddaten aus Spanien werden wir ein Computermodel zur Simulation des Einflusses von Thylakoidionentransport auf die Photosynthese und abiotische Stressantwort generieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien, USA
• Partnerorganisation: National Science Foundation (NSF)
• Kooperationspartner: Dr. Kees Venema