Hannah Callenius (Universität Heidelberg)
Hannah Callenius erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Universität Heidelberg im Jahr 2023 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft für die Arbeit:
Untersuchung des Cystein-Synthase-Komplexes in der Regulierung der ABA-abhängigen Stomata-Schließung und der Reaktion auf Trockenstress
Die Masterarbeit zeigte einen Einfluss der Stabilität des Cystein-Synthase-Komplexes auf metabolische Anpassungen der Cystein Synthese während der Schließung der Spaltöffnungen von Arabidopsis thaliana.
Angesichts der Verschlimmerung von Dürreperioden ist es wichtig die Reaktion von Pflanzen auf Trockenstress zu verstehen, zu der auch das schnelle Schließen der Spaltöffnungen (Stomata) zur Reduzierung von Wasserverlust gehört. Cystein, der Ausgangsmetabolit organischer schwefelhaltiger Moleküle, induziert in Arabidopsis thaliana das Schließen der Stomata. Die Cysteinsynthese in drei der Zellkompartimente - den Plastiden, Mitochondrien und dem Zytosol – erfordert den Cystein-Synthase-Komplex (CSC), einen Proteinkomplex aus zwei Enzymen, der sich dynamisch bildet und dissoziiert.
Diese Arbeit befasste sich mit der Rolle des CSC bei der Signalübertragung und dem Schließen der Stomata unter Trockenstress. Dabei analysierte Callenius Pflanzen, denen CSC-Proteine spezifischer Kompartimente fehlten, und transgene Pflanzen mit mutierten CSC-Proteinen, die die Stabilität des Protein-Komplexes erhöhten. Callenius verwendete mikroskopische und physiologische Methoden zur direkten und indirekten Bestimmung der Stomata-Öffnung und der Akkumulation des Trockenheitshormons Abscisinsäure (ABA), sowie Ultra-Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (UPLC) zur Quantifizierung schwefelhaltiger Metabolite. Pflanzen mit erhöhter CSC Assoziation wiesen einen erhöhten Cysteinspiegel und geschlossene Stomata auf, was mit einer Reduzierung von Wasserverlust und stomatärer Leitfähigkeit einherging. Anhand verschiedener Arabidopsis-Mutanten konnte Callenius zeigen, dass diese stabilitätsbedingte Reaktion das Hormon ABA und die Cysteinsynthese erforderte. Zusammenfassend weist dies auf eine regulierende Rolle der CSC Stabilität während des Schließens der Stomata als Reaktion auf Trockenheitssignale hin.
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Hannah Callenius fertigte die Arbeit am Centre for Organismal Studies (COS) Heidelberg, Abteilung Molekularbiologie der Pflanzen, in der Arbeitsgruppe von Prof. Rüdiger Hell an.
