Komplexe Antworten auf Nährstoffmangel.
Pflanzen haben ausgeklügelte Reaktionen entwickelt, um mit Nährstoffmangel fertig zu werden. Diese Reaktionen variieren oft, je nachdem um welchen Nährstoff es sich handelt. So lösen Phosphat- (Pi) und Eisenmangel (Fe) bei der Modellpflanze Arabidopsis thaliana teilweise überlappende, aber oft gegensätzliche Transkriptions- und Wurzelwachstumsreaktionen aus. Beispielweise induziert Fe-Mangel die Akkumulation von Cumarin. Pi-Mangel wiederum dämpft diese Stoffwechselreaktion der Cumarin-Anreicherung. IPB-Forscher haben nun die Auswirkungen der Fe-Verfügbarkeit auf das Wachstum der Keimlinge und die Stoffwechselreaktionen unter Pi-limitierenden Bedingungen genauer untersucht.
Zunächst stellten sie fest, dass Fe-Mangel das Wachstum und die Metabolitenprofile in Wurzeln und Sprossen von Arabidopsis thaliana kaum veränderte, wenn ausreichend Pi verfügbar war. Unter Pi-Mangelbedingungen, die das Keimlingswachstum bremsen, wurde das Keimlingswachstum durch den Fe-Mangel teilweise wieder kompensiert. Darüber hinaus analysierten die Forscher wie sich Fe-Mangel auf die systemischen Pi-Mangelreaktionen auswirkt, indem sie den Gehalt verschiedener Aminosäuren und organischer Säuren in den Pflanzen untersuchten. Ihre Ergebnisse zeigten, dass ein Fe-Mangel die durch Pi-Mangel induzierten metabolischen Anpassungen stark beeinflusst. Um die Beteiligung verschiedener bekannter Regulatoren von Pi und Fe-Mangelreaktionen besser zu verstehen, untersuchten sie anschließend Mutanten von acht Regulatoren hinsichtlich des pflanzlichen Wachstums und der Metabolitenprofile. Auch hier ergab sich ein komplexes Bild von Stoffwechselveränderungen, das verdeutlicht wie Pi- und Fe-Verfügbarkeit einander beeinflussen. Damit liefert die Studie mehr Einblick in die Regulierung von Nährstoffmangelantworten und die Entstehung von entsprechenden Metabolitenprofilen.
Originalpublikation:
Chutia, R.; Scharfenberg, S.; Neumann, S.; Abel, S.; Ziegler, J. Modulation of Phosphate Deficiency-Induced Metabolic Changes by Iron Availability in Arabidopsis thaliana. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 7609. https://doi.org/10.3390/ijms22147609
