Metalloid-Transport

Leitung: [link]Dr. Gerd Patrick Bienert

Telefon: +49 (0) 39 48 2 - 53 85

Forschungsgebiete

Die Hauptinteressen unserer Forschungsgruppe liegen in der Aufklärung von Funktionen, biochemischen Reaktionen und Transportwegen von Metalloiden in Kulturpflanzen sowie deren Anpassungsreaktionen an erhöhte oder defiziente Bedingungen. Das Hauptaugenmerk richtet sich hierbei auf den essentiellen Nährstoff Bor sowie auf das hoch giftige und krebserregende Element Arsen. Zu diesem Zweck führen wir detaillierte physiologische Untersuchungen, Elementanalysen, Transkriptom und Metabolit Profiling, Transportstudien und zielgerichtete molekulare Analysen an Pflanzen und in heterologen Expressionssystemen durch. Raps, welcher eine sehr bedeutende Ölpflanze ist, sowie sein naher Verwandter, die genetisch und molekular gut erforschte Modellpflanze Arabidopsis thaliana, stehen neben Getreidearten im Fokus der Forschung.

Projekte

„Mechanismen zur Regulation der Bor-Ernährung in Raps und Arabidopsis und deren Bedeutung für die gezielte Entwicklung von Bor-effizienten Genotypen“

Bor (B) ist ein essentielles Mikroelement für Pflanzen. In der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion verursacht B-Mangel trotz des Einsatzes von modernen Düngemethoden noch immer Ertragsverluste. Das Hauptziel dieses Projektes ist es, detaillierte Kenntnisse darüber zu erlangen, wie B-Mangel anfällige Kulturpflanzen auf molekularer Ebene ihren B-Status während des vegetativen und reproduktiven Wachstums wahrnehmen und regulieren. Die im Rahmen dieses Projektes gestellten Fragen sollen zu einem Verständnis von denjenigen Mechanismen führen, die die B-Aufnahme und Verteilung auf der Ebene der gesamten Pflanze bis auf die zelluläre Ebene hin kontrollieren. Hierzu sollen B-Transportwege und -raten in Sink- und Sourcegeweben, vor allem während Hauptborbedarfszeitpunkten ermittelt werden. Nodulin26-like Intrinsic Proteins (NIPs) sind essentiell für die B-Aufnahme und B-Verteilung in Pflanzen. Die umfassende molekulare und physiologische Charakterisierung von NIPs wird deren Funktionen in der Regulierung des B-Haushaltes identifizieren. Um über Transportvorgänge hinauszugehen werden Transkriptom- und Metabolitanalysen durchgeführt, um noch unbekannte molekulare Auswirkungen des B-Ernährungszustand auf den Stoffwechsel und die Genregulation aufzuklären.

Da bekannte B-permeable NIPs auch giftige Arsenverbindungen (As) transportieren, wird der Einfluss der NIP-vermittelten B-Ernährung auf den As-Gehalt und dessen Mobilität in Pflanzen analysiert. Messungen des As-Gehaltes von Brassica-basierten Lebensmitteln sollen einen Einblick in die potentielle As-Exposition der Konsumenten geben.

Die erarbeiteten Kenntnisse erlauben das B-Management im Feld zu verbessern, landwirtschaftlich relevante Pflanzenmerkmale zu optimieren und B-Mangel resistente Genotypen zu entwickeln, die gleichzeitig geringe Konzentrationen an hochgiftigem As aufweisen.

Die Emmy Noether Nachwuchsgruppe wird zum Großteil von der [link]Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.