Projektnummer
W 1257-820

Mikroorganismen im Stickstoff-Zyklus

Teilprojekt: Effekte von Nährstoffen auf N-Fixierung bei Lotus japonicus
 
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Aufklärung der regulatorischen Funktion von Sulfat bei der symbiotischen N-Fixierung - Ein tiefer Einblick in den S-Stoffwechsel und Proteinumsatz bei der Knöllchenbildung von Lotus japonicus.

Lotus japonicus, eine Varietät des Gewöhnlichen Hornklees (L. corniculatus) ist in der Wissenschaft die Modellpflanze für tropische Leguminosen wie die Sojabohne. Leguminosen leben meist in Symbiose mit Bodenbakterien (Rhizobien). Bei der Pflanzen-Rhizobien-Interaktion bilden sich Wurzelknöllchen aus, in denen die symbiotische Stickstofffixierung stattfindet. Neben dem Stickstoff findet an einer spezialisierten Membran, der Peribakteroidmembran, auch der Austausch von Zuckern und Sulfat statt. Diese Metabolite z&hlen zum Primärstoffwechsel und sind daher besonders wichtig für Wachstum und Entwicklung der Pflanzen. Es ist bekannt, dass Sulfat eine entscheidende Rolle bei der symbiotischen Stickstofffixierung spielt. Allerdings konnte der Grund dafür bisher noch nicht gezeigt werden.
Im weiteren soll der Einfluss der Knöllchen-alterung auf die N-Fixierung sowie auf den AA/Protein Umsatz untersucht werden.

ANSATZ: Pflanzen werden mit isotopenmarkiertem Sulfat (S) ernährt. Danach soll der Einbau dieser Nährstoffe in Schlüsselproteine, wie die Nitrogenase, mittels Massenspektrometrie verfolgt werden. Beide Bausteine (N und S) sind essentiell für die Bildung der Nitrogenase und somit zur N-Fixierung. Über die Bildung bzw den Abbauprozess dieses Enzymkomplex ist bisher nicht viel bekannt. Allerdings weiβ man, dass dieser Enzymkomplex sich z.B. bei Trockenheit sehr schnell abbaut und seine wichtige Funktion daher bei Stress verloren gehen kannn. 

Schlüsselfragen:
  • Wie beeinflusst Sulfat die symbiotische Interaktion?
  • Wird es von den Bakteroiden aufgenommen? Wieviel? Wozu?  

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• Ist es möglich den Einbau des von der Pflanze aufgenommenen Sulfates in die Proteine der Knöllchenbakterien, zu beweisen?

• Erfolgt der Transport von S auch systemisch (splitroot-system)?

 

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