Physiologische, proteomische und genomische Charakterisierung von Mangan-Toxizität und Mangan-Gewebetoleranz bei Cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.)

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Über die physiologischen und molekularen Ursachen von Mn-Toxizität und Mn-Gewebetoleranz bestehen nach wie vor große Unklarheiten. Die vorliegenden Informationen aus der Literatur und insbesondere die eigenen Ergebnisse bei Cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) weisen darauf hin, dass es bei Mn-Überschuss zu deutlichen Veränderungen im Proteom des Apoplasten kommt. Einer H2O2-bildenden Peroxidase kommt hierbei offenbar eine besondere Bedeutung für die Blattschädigungen durch Mn-Toxizität zu. In dem beantragten Vorhaben soll primär bei Cowpea, vergleichend aber auch bei Sojabohne (Glycine max), durch detaillierte Untersuchungen des Apoplastenproteoms mittels 2D-Gelelektrophoresen und massenspektrometrischen Analysen die Zahl der für Mn-Toxizität und Toleranz (genotypisch und Si induziert) entscheidenden Proteine stärker eingegrenzt werden. Da Unterschiede in der Mn-Toleranz nicht nur auf Unterschieden in der Proteinmenge, sondern auch der Aktivität beruhen können, ist eine Charakterisierung und Quantifizierung von Metaboliten in der Apoplastenwaschflüssigkeit (AWF) im Zusammenhang mit der Aktivität der apoplastischen H2O2-bildenden Peroxidase vorgesehen. Parallel hierzu sollen durch Mn-Überschuss induzierte Veränderungen im Transkriptom und Genom charakterisiert werden, da nur bei zusätzlicher Identifizierung der für Mn-Toxizität und Toleranz verantwortlichen Genen letztlich die physiologischen Zusammenhänge geklärt werden können. Es wird erwartet, dass das Vorhaben zur Klärung der physiologischen und molekularen Ursachen von Mn-Toxizität und Mn-Toleranz beiträgt.