Bedeutung des plastidären ATP/ADP-Transporters für den Stoffwechsel von Arabidopsis thaliana

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Arabidopsis-Mutanten, denen beide plastidäre ATP/ADP-Transporter fehlen, zeigen dramatische phänotypische Änderungen. Hierzu zählt ein stark verzögertes Ergrünen während der Keimung, ein verringerter Lipidgehalt der Samen, spontane Läsionen im Blatt sowie ein Zwergwuchs unter Kurztagbedingungen. Wir möchten diese Mutanten mit 2 Ansätzen detailiert untersuchen. (i) Zum einen möchten wir untersuchen, ob die fehlende ATP-Importkapazität durch andere Stoffwechselwege komplementierbar ist. Hierzu werden wir 1. einen alternativen plastidären Adenylattransporter (Brittle 1-Gene aus Kartoffel bzw. und Mais) exprimieren. Die erwarteten Ergebnisse werden darlegen, ob Brittle 1 in vivo Adenylatimport katalysiert und erstmals potentielle Unterschiede zwischen Britte 1 aus mono- und dikotyledonen Pflanzen offenbaren. Wir werden 2. die in den Mutanten auftretende Aktivierung der plastidären Glykolyse (gekennzeichnet durch Akkumulation entsprechenden mRNA-Transkripte) durch starke Expression entsprechender Gene weiter fördern. Dieser Ansatz soll klären, ob eine endogene plastidäre ATP-Synthese über Substratkettenphosphorylierung eine Minderung des ATP-Import kompensieren kann. (ii) Desweiteren möchten wir die Ursachen des Zwergwuchses der Mutanten verstehen. Hierzu werden wir die vermutete Störung der Lichtsammelfallenassemblierung erfassen, die Photosynthese mittels Chlorophyllfluoreszenzanalyse untersuchen (Indikator des Elektronenflusses), reaktive O2-Spezies quantifizieren und die Expression von Kern- und Plastidengenen an ausgewählten Mutanten ermitteln. Diese Ansätze sollen erklären, warum ein photoautotropher Plastid überhaupt einen ATP-Carrier besitzt.