Cay Christin Schäfer (Universität Bonn)
Cay Christin Schäfer erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Universität Bonn im Jahr 2024 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft für die Arbeit:
Wechselwirkungen zwischen dem Mikronährstoff Bor und dem Pflanzenhormon Auxin auf der Ebene des polaren Auxintransports während der Primärwurzelentwicklung von Mais (Zea mays)
Unter Bormangel ist die polare Lokalisation des Auxintransportproteins PINFORMED1a in der Maiswurzel gestört. Somit konnte Schäfer aufgedecken, dass der Auxintransport ein wichtiger Regulator für das Wachstum von Pflanzen unter Bormangel ist. Diese Arbeit bestärkt die Hypothese, dass eine Wechselwirkung zwischen Bor und Auxin auf Ebene des polaren Auxintransports in der Primärwurzel von Mais besteht, wodurch Auxin zu einem wichtigen Regulator für das Wachstum von Pflanzen unter Bormangel in Pflanzen wird.
Für ein optimales Pflanzenwachstum werden alle essentiellen Nährstoffe in ausreichenden Mengen benötigt. Der Mikronährstoff Bor ist einer dieser Nährstoffe und wird in Form von Borsäure über die Wurzeln von den Pflanzen aufgenommen. Weltweit herrscht in vielen Böden Bormangel, wodurch es zu Ertrags- und Qualitätseinbußen kommt. Um diesen negativen Effekten gezielt entgegenzuwirken, ist es unerlässlich, dass die Rolle von Bor in den Pflanzen verstanden wird. Zum einen trägt Bor in Pflanzen zu der Stabilisierung der Zellwand bei. Desweiteren werden zellwandunabhängige Funktionen von Bor vermutet, zum Beispiel Wechselwirkungen mit Pflanzenhormonen wie Auxin. Solche Wechselwirkungen zwischen Bor und Auxin wurden in dieser Masterarbeit in der Nutzpflanze Mais untersucht. Dazu wurden Keimlingsstudien an Mais durchgeführt, zum einen mit einer Maisvariante, bei der der Auxintransport gestört ist (Zmbarren inflorescence2). Zusätzlich wurde Naphthylphthalaminsäure (NPA), eine Chemikalie, die den Auxintransport hemmt, eingesetzt. Desweiteren wurden zelluläre Analysen durchgeführt, um die Lokalisation des Auxin-Efflux-Transporters ZmPINFORMED1a (ZmPIN1a) in der Primärwurzel von Maiskeimlingen unter Bormangel mittels konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie genauer zu analysieren. Für alle Ansätze wurden die Keimlinge in verschiedenen Borbedingungen herangezogen. Diese Ansätze tragen dazu bei, eine potentielle Wechselwirkung von Bor und Auxin auf der Ebene des polaren Auxintransports aufzudecken und somit die Rolle, die Bor innerhalb der Pflanze spielt, weiter zu charakterisieren. Sowohl der Mutanten-Ansatz als auch der chemische Ansatz lieferten keine experimentellen Beweise für Wechselwirkungen zwischen dem Bor- und Auxintransport während der Primärwurzelentwicklung in Maiskeimlingen. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass Bormangel zu einer veränderten Lokalisation des Auxin-Efflux-Transporters ZmPIN1a:YFP führt, wodurch der polare Auxintransport und damit die Etablierung von Auxingradienten möglicherweise gestört wird. Die Ergebnisse der Arbeit bestätigen, dass Wechselwirkungen zwischen Bor und Auxin eine Rolle in der Wurzelentwicklung von Mais spielen. Weiterführende Experimente sollten klären, ob die Delokalisierung des Auxin-Efflux-Transporters unabhängig von Zellwanddefekten auftritt.
___
Cay Christin Schäfer fertigte die Arbeit am Institut / Lehrstuhl Institut für Nutzpflanzen und Ressourcenschutz unter der Federführung von Dr. Michaela Matthes an, in der Arbeitsgruppe von Prof. Frank Hochholdinger.