Metabolische Architektur von Samen

 

Ein Grundgedanke unserer Forschung ist, dass metabolische Aktivitäten (Fluxe) lokal reguliert werden und mit der Samenarchitektur verbunden sind. So entsteht in den Samen von Getreiden (Gerste, Weizen) durch die räumliche Struktur und Isolation maternaler und filialer Gewebe ein metabolisch komplexes, interaktives System bestehend aus Perikarp, Endosperm und Embryo. Gleichzeitig sind diese Organe autonom - folgen also ihren eigenen, genetischen Programme. Um den Stoffwechsel und das Wachstum des Gesamtkorns zu verstehen, muss man den organ-spezifischen, metabolischen Beitrag der einzelnen Organe untersuchen. Zu diesem Zweck führen wir räumlich-aufgelöste, molekulare, biochemische und physiologische Analysen zum Stoffwechsel durch, einschließlich metabolischer Modellierungsansätze.

Neuere Untersuchungen an Gerstenkörnern zeigten z.B. durch welche Mechanismen das Korn seine C-Bilanz optimiert, und das trotz umweltbedingter Schwankungen in der Assimilatversorgung eine metabolische Homöostase erreicht werden kann (Rolletschek et al., Plant Physiology 2015).

 

In den Ölsamen von Raps (Brassica napus) konnten wir zeigen, dass während der Entwicklung starke, lokale Unterschiede in der Ölakkumulation auftreten (Borisjuk et al., Progress Lipid Research 2013). Wir untersuchten daraufhin die Mechanismen, durch die der Metabolismus und insbesondere die Ölbiosynthese an die lokalen Bedingungen innerhalb der einzelnen Organe (Samenschale, Endosperm, inneres und äusseres Keimblatt) angepasst wird (Borisjuk et al, Plant Cell 2013, Lorenz et al., J Proteomics 2014, Schwender et al., Plant Physiology 2015). Zur Zeit charakterisieren wir das überwiegend transiente Endospermgewebe, und untersuchen wie es das Wachstum des sich entwickelnden Embryos beeinflusst.

 

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