Forschungsschwerpunkt: |
Lehrstuhl für Botanik I
Julius-von-Sachs-Platz 2, 97082 Würzburg Mail: ache@botanik.uni-wuerzburg.de Url: http://www.botanik.uni-wuerzburg.de/index.html |
Wissenschaftliche Mitglieder:
Professoren:
Wissenschaftliche Mitarbeiter:
Sonstige beteiligte Personen und Organisationen:
Forschungsschwerpunkte (und Projekte auf Basis der Grundausstattung):
DFG Schwerpunktprogramm "Der Apoplast der höheren Pflanze: Speicher-, Transport- und Reaktionsraum" Thema: Kaliumabhängiges Holzwachstum.
Ergebnisse:
Wir konnten zeigen, dass der Kaliumgehalt der Pappel während der Wachstumsperiode in Abhängigkeit zur Kaliumversorgung ansteigt. Unter Kaliummangel, oder bei Applikation von TEA+, einem Kaliumkanalblocker sind die durchschnittliche Gefäßweiten deutlich reduziert, die Expansionszone um einige Zellschichten schmaler. Auf der Suche nach den molekularen Grundlagen des kaliumabhängigen Holzwachstums haben wir Homologe zu Kaliumtransportern bekannter Funktion der Phloem- und Xylem-Physiolgie von Arabidopsis aus einer Pappel EST-Bibliothek isoliert und die entsprechenden Transporter kloniert. Die Expressionsmuster der drei verschiedenen Kaliumkanäle und des hochaffinen Transporters PtKUP1 (Populus tremula K+ uptake-transporter 1) wurden mittels quantitativer PCR ermittelt. Wir fanden, dass PTORK (Populus tremula outward rectifying K+ channel) und PTK2 (Populus tremula K+ channel 2) mit der saisonalen Holzproduktion verknüpft sind, wogegen KPT1 (K+ transporter Populus tremula 1) vornehmlich in Schließzellen zu finden ist. Die biophysikalischen Eigenschaften der Kanäle wurden durch heterologe Expression in Xenopus oozyten charakterisiert. Die Funktion von PtKUP konnte durch Komplementation eines Kaliumaufnahme-defizienten E. coli Stammes gezeigt werden. Darüber hinaus konnten wir einen Zusammenhang der kambialen Aktivität und Holzproduktion mit den Kaliumtransportern herstellen. Dazu verglichen wir die Expressionsprofile mit den saisonalen Veränderungen der Kaliumgehalte von Bast und dem durchschnittlichen Gefäßdurchmesser. PTORK und PTK2 Expression korrelierten mit den jahreszeitlichen Schwankungen des K+ Gehaltes von Pappelzweigen. PtKUP zeigte im gesamten Jahresverlauf gleich bleibende, niedrige Expressionswerte. Aus den aufgeführten Daten schließen wir auf eine Beteiligung von Kaliumkanälen an der Regulation des Kalium-abhängigen Holzwachstums.