Regulation of pedospheric nitrogen uptake by poplar on the level of the whole plant

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Stickstoff (N) war in vorindustrieller Zeit der wachstumslimitierende Nährstoff für Pflanzen in terrestrischen Ökosystemen. Durch anthropogene Emissionen N-haltiger Spurengase wurden besonders Wälder großen Mengen von zusätzlichem N ausgesetzt. Bäume sind in der Lage, ihre N-Aufnahme sowohl an sehr niedrige als auch an sehr hohe N-Angebote anzupassen. Erst vor kurzem wurde vom Antragsteller gezeigt, dass neben reduzierten N-Verbindungen auch Cytokinine an der Regulation der pedosphärischen N-Aufnahme beteiligt sind. Das zentrale Ziel des Stipendienantrags ist es, die regulatorische Wirkung der beiden Substanzklassen in ihrem Zusammenspiel aufzuklären und die Ausgangshypothesen zu prüfen, dass (1) die Intensivierung der Zirkulation bestimmter Aminoverbindungen (Gln, Asp) zu einer Reduktion der N-Aufnahme führt, (2) die Anreicherung von Cytokininen in der Wurzel die N-Aufnahme stimuliert und (3) die up- und down-Regulation auf unterschiedlichen Ebenen (Transkription, posttranskriptional, Proteinbiosynthese) wirkt, und so eine schnelle Anpassung an den N-Bedarf der Pflanze und an das N-Angebot sichert. Die Auswirkungen von atmosphärischer N-Aufnahme auf die Interaktion zwischen den o.g. Regulationsmechanismen sowie auf die Bildung und Zirkulation von Cytokininen innerhalb der Pflanze soll charakterisiert werden. Die physiologischen und molekularbiologischen Untersuchungen unter kontrollierten Bedingungen werden mit jungen Pflanzen der Hybridpappel Populus tremula x P. alba durchgeführt und durch Arbeiten an adulten Pappeln im Freiland an 2 Standorten mit unterschiedlichem N Angebot ergänzt.