Erforschung der Metallhomöostase bei Pflanzen
Schwermetalle wie Kupfer (Cu) und Zink (Zn) sind entscheidend für das Pflanzenwachstum. Jedoch können erhöhte Konzentrationen der Pflanze schaden und zu toxischen Symptomen führen. Pflanzen besitzen eine Reihe potenzieller zellulärer Entgiftungsmechanismen, die für den Abbau von Schwermetallen und die Toleranz gegenüber diesen Substanzen wichtig sind. Pflanzen gehören zu den Hauptlieferanten von Spurenelementen in der Nahrungskette. Daher wird intensiv an den molekularen Mechanismen geforscht, die für die Homöostase von Schwermetallen und deren Akkumulation von Bedeutung sind. Vorrangig untersuchte das Projekt CENTZIN (Upstream signalling, global regulatory control and biochemical function of central components in the zinc homeostasis network: technologies for bio-fortification) die Mechanismen der Zinkhomöostase und deren Regulierung in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana. In verschiedenen transgenen Pflanzen identifizierten die Forscher das vakuoläre Transportprotein ZIF1, das Zinktoleranz und Pflanzenwachstum reguliert. Wie sich herausstellte, steigt bei hoher Expression des Proteins in den Wurzeln die Konzentration eines Metallchelators, der die Zinkkonzentration reduziert. In Mikroarrayanalysen wurden zudem die regulatorischen Mechanismen der Zinkaufnahme und des Transports erforscht, und es wurden beteiligte Kandidatenproteine identifiziert und charakterisiert. CENTZIN lieferte wichtiges Grundlagenwissen zu den molekularen Mechanismen der Zinkregulierung in Pflanzen. Die Erkenntnisse der Studie können dazu beitragen, den Nährstoffgehalt in Agrarpflanzen zu erhöhen (Biofortifikation), um Zinkmangelerscheinungen in der Ernährung vorzubeugen.
