Rolle von Stickstoffmonoxid (NO) für die Regulation von Energie- und Speichermetabolismus in Samen

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Die Reservestoffspeicherung in Samen wird unmittelbar durch den Energiestatus des Gewebes reguliert, und erfolgt unter Sauerstofflimitation (Hypoxie). Unter diesen Bedingungen steigt die biosynthetische Aktivität bei erhöhter bzw. fällt bei verminderter O2-Verfügbarkeit. Folglich müssen Mechanismen existieren, die den 02-Verbrauch (Atmung/Biosynthesen) an die jeweilige O2- Lieferung koppeln. In diesem Projekt soll geprüft werden, ob Stickstoffmonoxid (NO) für diese Kopplung verantwortlich ist. NO ist ein sauerstoffsensitives Molekül, welches u.a. die mitochondriale Aktivität reguliert. Entsprechend unserer Hypothese führt Samenhypoxie zu steigenden steady state NO-Gehalten. Diese vermitteln eine reversible Hemmung von Respiration, Energieverfügbarkeit und Speicheraktivität. Eine steigende O2-Verfügbarkeit, z.B. infolge Samenphotosynthese, vermindert hingegen die NO-Gehalte und hebt letztlich die Reprimierung der Speicheraktivität wieder auf. NO könnte somit eine dynamische Anpassung von Respiration und Speicheraktivität an die jeweilige O2-Verfügbarkeit vermitteln. Diese Kopplung sichert einerseits maximale Biosyntheseaktivitäten unter sich ändernder O2-Limitation und minimiert andererseits das Risiko des Auftretens von Anoxie (starke Fermentation gefolgt von Zelltod). In diesem Projekt soll am Modell Erbse folgendes untersucht werden: (1) NO-Metabolismus von Samen (Quellen, Bildungsraten unter wechselnden O2-/Lichtbedingungen), (2) NO-Effekte auf Respiration, Energiestatus und Speicheraktivität (metabolische und Genexpressionsebene) sowie (3) transgene Linien mit samenspezifisch geändertem NO-Metabolismus. Das beantragte Projekt wird erstmals Aussagen zur Rolle von NO für den Energiemetabolismus und die Speicherstoffsynthesen in sich entwickelnden Samen erlauben. Es sollen Targets für zukünftige züchterische und biotechnologische Arbeiten identifiziert werden.