Regulation of carbohydrate metabolism in growing plant tissues in response to regulatory signals

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Wachsende Kartoffelknollen nutzen die über das Phloem angelieferte Saccharose zur Bildung von Stärke als Speicherstoff. Die Regulation von Saccharoseabbau und Stärkesynthese soll in den geplanten Arbeiten untersucht werden. Dabei soll unter Einsatz transgener Pflanzen und der Verwendung von Saccharoseanaloga überprüft werden, ob Saccharose selbst ein Ausgangspunkt der Signale ist, die zu einer Stimulierung der Stärkesynthese führen. Zudem soll durch subzelluläre Metabolitbestimmung in Kombination mit kinetischen und massenspektroskopischen Analyse von Enzymen, die als Regulationsstelle in Frage kommen, eine erste Aufklärung der Regulationmechanismen erfolgen. Der Saccharoseabbau erfolgt mit fortschreitender Knollengröße und einsetzender Stärkeakkumulation nicht mehr über Invertasen sondern über Saccharosesynthase und eine Reihe reversibler Reaktionen, die Pyrophosphat anstelle von ATP als alternativen Energiedonor nutzen. Die Bedeutung dieses alternativen Abbauweges könnte darin liegen, daß (i) die Bildung von Glukose als mögliches Signal für eine Hemmung der Stärkesynthese vermieden wird, oder daß (ii) durch Senkung des ATP-Verbrauchs und niedrigere Atmungsrate die interne Sauerstoff-Verfügbarkeit bei fortschreitender Knollengröße verbessert und Hypoxia vermieden wird. Dies soll anhand transgener Pflanzen mit verändertem Saccharosestoffwechsel oder ectopischer Expression Sauerstoff-bindender Proteine untersucht werden.