Molecular analysis of plant metal homeostasis, tolerance and accumulation in the model system Arabidopsis halleri

DFG CL 152/3-2

Einige Pflanzenarten zeigen die Fähigkeit zur Hyperakkumulation von Schwermetallen. Diese Eigenschaft ist von grundlegendem biologischen wie auch praktischem Interesse. Erstens kann ihre Erforschung zu neuen Einsichten in ein fundamentales biologisches Problem, die Kontrolle der Aufnahme und Verteilung von Ionen essentieller Übergangsmetalle wie Cu, Zn und Fe, führen. Zweitens zählen Fe- und Zn-Defizienz zu den wichtigsten Mangelerscheinungen weltweit. Wir nutzen Arabidopsis halleri als Modellsystem um die Hyperakkumulation von Zn und Cd molekular aufzuklären. Vergleichende Transkriptom-Studien haben zu der Hypothese geführt, dass eine veränderte Regulation von Metallhomöostase-Genen der Hyperakkumulation zugrunde liegt. In der ersten Projektphase sind mit Hilfe speziesübergreifender Microarray-Analysen weitere Erkenntnisse zur Hyperakkumulation gewonnen worden. Grundlagen wurden gelegt für eine bioinformatorische Ausweitung des Potentials solcher für das molekulare Verständnis von Evolutionsprozessen sehr nützlichen Untersuchungen. Für die Synthese von Nicotianamin, einem niedermoleklaren Chelator von Übergangsmetallionen, werden der Beitrag zur Hyperakkumulation und die Grundlagen der in A. halleri gegenüber A. thaliana veränderten Regulation molekular analysiert.