Licht, zirkadianer Rhythmus, Pflanzenwachstum, S6KDIURNALGROWTHARAB, S6K
Licht und zirkadiane Uhr steuern Wachstumsphasen und die Reaktion auf Nachbarpflanzen und regulieren zudem maßgeblich Fitness und Biomasse. Die Kopplung dieser beiden Signalwege erfolgt über die Transkriptionsfaktoren PIF (Phytochrom-Interaktionsfaktor), die zwar schon gut beschrieben sind, über deren nachgeschaltete Effektoren aber kaum etwas bekannt ist Das EU-finanzierte Projekt S6KDIURNALGROWTHARAB lieferte neue Erkenntnisse darüber, wie S6K (40S ribosomal protein S6 kinase) bei Arabidopsis durch die zirkadiane Uhr reguliert wird. S6K ist ein TOR (Target of Rapamycin) und Regulator der Proteinsynthese und wird bei Arabidopsis thaliana durch Nährstoffverfügbarkeit, osmotischen Stress, Phytohormonsignale (Auxin) und Zucker reguliert. Frühere Forschungen von Projektpartnern zeigten, dass sich das Protein S6K als molekularer Schalter zwischen Zellwachstum und Proliferation eignet. Es hemmt die Zellproliferation, da es an den RBR-E2F-Signalweg andockt, aber eines seiner Gene - S6K1 - wird mit einer entscheidenden Komponente des zirkadianen Kernoszillators ko-exprimiert. Da S6K von den beiden Genen S6K1 und S6K2 kodiert wird, untersuchte man auf transkriptioneller, translationaler und posttranslationaler Ebene die zirkadiane Regulierung von S6K1 und S6K2 bei Arabidopsis und fand heraus, dass die zirkadiane Uhr weitere Transkriptionen und posttranslationale Regulation von S6K ermöglicht. Mit spezifischen Entwicklungsprogrammen wurden S6K1- und S6K2-Expressionsmuster bei verschiedenen Pflanzenorganen analysiert, insbesondere bei Hypokotylen, Keimblättern und Wurzeln. Untersucht wurde auch, wie Licht-, zirkadiane und wachstumsbezogene Phänotypen in Zusammenhang mit der Modulation von S6K-Transkripten und Proteinkonzentrationen stehen. Da die nächste Ebene der Transkriptionskontrolle organspezifisch ist, liegt nahe, dass die Funktion des Proteins S6K spezifisch angepasst werden kann, um das Wachstum zu fördern. Die neu entdeckten Einflussfaktoren auf die zirkadiane Regulierung von Pflanzenwachstum und -entwicklung könnten in Pflanzenzüchtungsprogrammen aufgenommen werden. Die Ergebnisse liefern ein neues mögliches Konzept, um das Pflanzenwachstum genauer an unterschiedliche Umweltbedingungen anzupassen, was insbesondere angesichts des Klimawandels und seiner Auswirkungen auf die Agrarwirtschaft von Bedeutung ist.
Schlüsselbegriffe
Licht, zirkadiane Uhr, Pflanzenwachstum, S6KDIURNALGROWTHARAB, S6K