Das Projekt "Regulation des Gaswechsels durch schnelle Wurzelsignale bei Mais" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Holzbiologie und Institut für Holztechnologie und Holzbiologie des Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei durchgeführt. In der ersten Projektphase konnte ausgeschlossen werden, daß die Stomataregulation bei Wiederbewässerung trockengestreßter Maispflanzen primär durch chemische Signale verursacht wird. Durch selektive Kompensation des hydraulischen und des elektrischen Signals wurde gezeigt, daß vermutlich das elektrische Signal den Anstieg der Gaswechselparameter nach der Wiederbewässerung initiiert. Die weiteren Untersuchungen haben zum Ziel, die noch offenen Fragen in der Regulation der Stomata durch nicht-chemische Signale mit ergänzenden Methoden zu klären. Dazu soll die Reaktion auf Wiederbewässerung sowohl im Phloem und im Xylem untersucht werden. Ferner soll mit Hilfe des THz-Imaging die Geschwindigkeit des aufsteigenden Wassers in der Pflanze ermittelt werden. Die Analyse der Blattproben auf Abscisinsäuregehalte werden auf Einladung von Prof.Dr. D. Hanke von Frau C. Koziolek in dessen Labor erfolgen.
Das Projekt "Kontinuierliche, minimal-invasive Messung der K+ Aktivität und des pH-Wertes im Xylemsaft zur Bearbeitung aktueller wissenschaftlicher Fragestellungen auf dem Gebiet der Pflanzenernährung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Botanisches Institut, Molekulare Zellbiologie durchgeführt. Der Sproß höherer Pflanzen wird über das Xylem mit Nährstoffen versorgt, die durch die Wurzel aus der Bodenlösung aufgenommen werden. Die Zusammensetzung des Xylemsaftes ist daher eine entscheidende Meßgröße in der Ernährungsphysiologie der Pflanzen, z.B. bei der Erstellung von Ionenbilanzen. Die Isolierung von Xylemsaft zur Bestimmung der Ionenkonzentrationen erfordert die Überwindung der Zugspannung in den Xylemgefäßen durch die Applikation eines hydrostatischen Druckes auf das Wurzelsystem. Dieses Verfahren ist jedoch mit massiven Eingriffen in die Fluß-Kraft Profile der intakten Pflanze verbunden, so daß die Zusammensetzung des so gewonnenen Xylemsaftes möglicherweise von den Konzentrationsverhältniss in der intakten Pflanze abweicht. Dies soll für K+ im Rahmen dieses Projektes mit einer neuen Technik untersucht werden, die am Lehrstuhl für Biotechnologie entwickelt wurde. Die K+-Xylemsonde ermöglicht die kontinuierliche Messung der K+ Konzentration (oder exakter, der Aktivität) im Xylemsaft in situ unter Zugspannung (d.h. bei physiologischen Drücken). Zusätzlich soll eine pH-Xylemsonde entwickelt werden, die auf dem gleichen Messprinzip beruht. Diese Sonden sollen zur Bearbeitung einiger aktueller Fragen der Pflanzenernährung eingesetzt werden: Insbesondere soll die Interaktion des Phytohormons Abscisinsäure (ABA) mit der K+ Aktivität und dem pH-Wert des Xylemsaftes sowie die Bedeutung des pH-Wertes bei der Entstehung von Eisenmangel-Chlorosen untersucht werden.
Das Projekt "Regulationsmechanismen der ABA-regulierten Genexpression bei Trockenstress" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Botanisches Institut und Botanischer Garten durchgeführt. Das Pflanzenhormon Abszisinsäure (ABA) hat eine wichtige Rolle bei der Samenreifung und -keimung sowie bei der Anpassung an abiotische Streßfaktoren. Im Mittelpunkt des beantragten Forschungsprojekts steht die Identifizierung von Intermediärprodukten, die die Genexpression so steuern, daß Pflanzen eine besondere Anpassung an Trockenstreß zeigen. Diese Untersuchungen sollen von der extrem trockentoleranten Pflanze Craterostigma plantagineum ausgehen, die schon eingehend untersucht worden ist im Hinblick auf ABA induzierte Genexpression, die relevant ist für Trockentoleranz. In dem vorgeschlagenen Projekt sollen zwei wesentliche experimentelle Ansätze verfolgt werden: 1. Mit Hilfe des Hefe-Ein-Hybrid Systems sollen neue Faktoren gefunden werden, die mit Promotorelementen interagieren, die für die ABA Induktion relevant sind. 2. Eine mutagenisierte transgene Arabidopsislinie, die einen ABA induzierbaren C. plantagineum Promotor, gekoppelt an Reportergen, enthält, soll zur Suche von regulatorischen Mutanten in der ABA induzierten Genexpressionskaskade benutzt werden. Bei einer Mutation zeigt das Reportergen ein verändertes Expressionsmuster
Das Projekt "The regulation of mesophyll conductance for CO2 under climatic variables in relation to photosynthesis and respiration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Departament de Qimica Universitat de les Illes Balears durchgeführt. Die zentrale Rolle der Leitfähigkeit des Mesophylls für CO2, die sogenannte 'mesophyll conductance (gm)', bei der Photosyntheseleistung in verschiedenen Pflanzen konnte während der hier geleisteten Arbeiten bestätigt werden, insbesondere während erhöhter Trockenstressbedingungen und nach Wiederbewässerung. Somit kommt gm unter verschärftem Wasserdefizit eine wesentliche Funktion in der Regulierung der photosynthetischen CO2 Bereitstellung im Mesophyll/Chloroplast zu, wobei gm unabhängig von der stomatären Leitfähigkeit (gs) reguliert werden kann. Erhöhte gm und somit eine verbesserte CO2-Diffusion im Mesophyll durch die gezielte Modifizierung von Aquaporinen (PIPs; H2O und CO2 Zellmembrankanäle) konnte nachgewiesen werden. Die Entkopplung von gs und gm und die somit verbesserte Wassernutzungefficzienz konnte anhand von modifizierte ABA(Abscisinsäure)-Sensitivität (Mutationen in Phosphatasen Typ 2C) erreicht werden (schnellere Stomatareaktion). Die Optimierung des gm/gs Verhältnis für optimale Photosyntheseleistung und somit für eine verbesserte Wassernutzungseffizienz ist die weitere Ziesletzung dieser Forschung.