Mineralernährung von C4 Pflanzen

• Antragsteller: Professor Dr. Stanislav Kopriva
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 436380415

Die Entwicklung der C4-Photosynthese führte zu einer Zunahme der Kohlenstoffassimilationsraten und des Pflanzenwachstums im Vergleich zu C3-Pflanzen. Dieses verstärkte Pflanzenwachstum wirkt sich auch auf den Bedarf an Mineralstoffen aus dem Boden aus. Mineralernährung wurde jedoch im Zusammenhang mit der C4-Photosynthese kaum in Betracht gezogen. Durch die Analyse von Arten der Gattung Flaveria mit verschiedenen Photosynthesetypen haben wir Unterschiede in der Akkumulation von Schwefelverbindungen und der Verteilung von Phosphat zwischen C3- und C4-Arten gezeigt. Es scheint, dass die Wurzel-Spross-Kommunikation wichtig ist, um die Aufnahme und Verteilung von Sulfat und Phosphat an die unterschiedlichen Bedürfnisse von C3- und C4-Pflanzen anzupassen.Wir haben zwischen F. robusta (C3) und F. bidentis (C4) Interspezies-Pröpflinge erzeugt, die zeigten, dass der Unterschied in der Schwefelassimilation hauptsächlich von der Wurzel kontrolliert wird. Diese Interspezies-Pröpflinge stellen ein exzellentes experimentelles System dar, um die Mechanismen einer solchen Kommunikation in der S- und P-Ernährung zu untersuchen. Von größter Bedeutung ist jedoch auch die Frage, ob die unterschiedliche Regulation der Nährstoffhomöostase bei anderen Arten mit C3- und C4-Photosynthese erhalten bleibt.In diesem Projekt wollen wir die Unterschiede in der Phosphathomöostase bei Flaveria und allgemeinere Unterschiede in der Mineralernährung zwischen C3- und C4-Arten untersuchen. Wir werden untersuchen, inwieweit die Mineralernährung in C3- und C4-Pflanzen unterschiedlich gesteuert wird und inwieweit dies für eine optimale Leistung des C4 Photosynthesemechanismus wichtig ist. Insbesondere möchten wir:1. Finden die Mechanismen der differentiellen Phosphatakkumulation bei C3- und C4-Flaveria-Arten 2. Bestimmen welche Nährstoffe mit zunehmendem Grad der C4-Photosynthese in Flaveria Unterschiede in der Akkumulation aufweisen3. Testen ob Unterschiede in der Nährstoffhomöostase in anderen Gattungen mit C3- und C4-Spezies erhalten bleiben

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen