Das Projekt "Charakterisierung der H+-ATPase im Plasmalemma der Proteoidwurzeln von Weißlupine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung I durchgeführt. Unter Phosphatmangel bildet die Weißlupine Proteoidwurzeln, die große Mengen von Citronensäure ausscheiden können. Aufgrund des cytosolischen pH-Wertes (7,0-7,5) kann die Citronensäure nur als organisches Anion (Citrat) aus dem Cytosol in den Apoplasten transportiert werden. Protonen werden von der im Plasmalemma lokalisierten H+ATPase aus dem Cytosol in den Apoplasten gepumpt. Während die Synthese organischer Anionen in durch Phosphatmangel induzierten Proteoidwurzeln von Weißlupine in letzter Zeit intensiv untersucht wurde, blieben die Mechanismen für deren Transport aus den Proteoidwurzelzellen unbekannt. Die H+-ATPase im Plasmalemma der Proteoidwurzeln ist für den aktiven Transport der Protonen aus der Zelle verantwortlich und kann somit für die Anpassung der Weißlupine an P-Mangel eine wichtige Rolle spielen. Das geplante Forschungsvorhaben soll die im Plasmalemma von Proteoidwurzeln lokalisierte H+ATPase biochemisch und biophysikalisch charakterisieren, um ihre Bedeutung für die Anpassung der Weißlupine an Phosphatmangel aufzuklären. Das Plasmalemma von Proteoidwurzeln wird isoliert. In vitro soll die H+-ATPase des Plasmalemmas von Proteoidwurzeln auf katalytische Aktivität, Enzymkinetik, Aktivierungsenergie, Pumpaktivität, Kopplung zwischen der Hydrolyse von ATP und dem H+-Transport sowie die H+-Permeabilität des Plasmalemmas untersucht werden.
Das Projekt "Regulation der durch Phosphatmangel induzierten Citratabgabe aus Proteoidwurzeln der Weißlupine (Lupinus albus L.)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät III Agrarwissenschaften I, Institut für Pflanzenernährung durchgeführt. Die Ergebnisse eines vorangegangenen DFG-Projektes lieferten Hinweise darauf, dass die verstärkte Abgabe von Citrat und Protonen unter P-Mangelbedingungen auf einer erhöhten Akkumulation von Citronensäure im Wurzelgewebe beruht. Diese verstärkte Citratakkumulation ist einerseits die Folge einer erhöhten Biosyntheserate, beruht andererseits aber wahrscheinlich auch auf einem durch P-Limitierung der Atmungskette verminderten Citratumsatz im Citratcyklus. Zur Prüfung dieser Hypothese sollen P-Mangel induzierte Veränderungen der am Citratumsatz beteiligten Stoffwechselwege untersucht werden, um so Hinweise auf die an der Regulation beteiligten Schlüsselreaktionen zu erhalten. Im einzelnen sind Messungen der Wurzelatmung, des Pools an Adeninnukleotiden, des Redoxstatus (NADH/NAD-Verhältnis), 14C markierter Intermediärprodukte des Citratstoffwechsels und der an den Umsetzungen beteiligten Enzymaktivitäten, sowie Untersuchungen zur Citratakkumulation nach gezielter Applikation von Respirationshemmstoffen (KCN, SHAM) geplant. Die Wirksamkeit verschiedener Anionenkanalinhibitoren lieferte erste Hinweise, dass die Citratabgabe durch einen Anionenkanal im Plasmalemma erfolgt. Nach Isolierung von Protoplasten aus dem Proteoidwurzelgewebe soll über Patch-Clamp Messungen versucht werden, die Beteiligung eines Anionenkanals direkt nachzuweisen.