Feli Strohbach (Christian-Albrechts-Universität zu Kiel)
Feli Strohbach erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Universität Kiel im Jahr 2025 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft für die Arbeit:
Analyse der posttranslationalen Regulation von AOX Isoformen aus Zostera marina und Hordeum vulgare
In dieser Arbeit konnten erstmals Habitat-spezifische Anpassungen in der posttranslationalen Regulation von AOX Isoformen aus dem Gewöhnlichen Seegras (Zostera marina) und der Gerste (Hordeum vulgare) nachgewiesen werden, aus denen sich mögliche habituelle Adaptionen von Z. marina an den marinen Lebensraum durch die sequenzspezifische Anpassung der AOX-Isoformen erklären lassen.
Steigende CO2-Emissionen führen zu einem verstärkten Auftreten von Wetterextremen, wie Hitzewellen, Dürren oder Überschwemmungen. Diese führen insbesondere in der Agrarwirtschaft zu jährlichen Ertragsverlusten in Millionenhöhe. Besonders betroffen sind Nutzpflanzen wie Weizen oder Gerste, da diese sehr sensitiv auf Überschwemmungen reagieren. Die durch die Überflutung ausgelöste Reduktion des Sauerstoffgehalts führt in der Pflanze zu oxidativem Stress, welcher unter anderem durch den erhöhten Elektronendruck in der mitochondrialen Atmung verursacht wird. Dieser Elektronendruck kann zur Bildung von schädlichen reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) führen. Erfolgt nach der Überflutung eine Zeit der sogenannten Reoxygenierung, kommt es durch den rapiden Anstieg an Sauerstoff darüber hinaus zu einer verstärkten Akkumulation von ROS. Die alternative Oxidase (AOX) sorgt durch die direkte Übertragung von Elektronen von Ubiquitin auf Sauerstoff für den Abbau des Elektronendrucks und verhindert somit die vermehrte Ansammlung von ROS. Während die posttranslationale Regulation der verschiedenen AOX-Isoformen von Arabidopsis thaliana bereits eingehend analysiert wurde (Selinski et al., 2016; 2017 und 2018), gab es bisher keine Studien, welche die posttranslationale Regulation dieser Proteine in Spezies, wie Gerste (Hordeum vulgare) oder der nahverwandten marinen Spezies Zostera marina untersucht haben.
In dieser Arbeit wurde die posttranslationale Regulation der verschiedenen AOX-Isoformen aus H. vulgare sowie Z. marina mittels heterologer Expression in der von Selinski et al. (2016) etablierten Doppelmutante E. coli BHH8-pT7pol26 analysiert. Die Messungen erfolgten mit Hilfe einer Sauerstoffelektrode. Hierbei wurden deutliche Isoform-spezifische Unterschiede in beiden Pflanzenspezies aufgedeckt. Darüber hinaus konnten speziesübergreifende, sequenzspezifische Eigenschaften in der posttranslationalen Regulation aufgezeigt werden. Mithilfe dieser Ergebnisse konnten neue Einblicke in habitat-spezifische Anpassungen in der Aktivitätsregulation der AOX erlangt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit ermöglichen wertvolle Erkenntnisse über die habituelle Anpassung von terrestrischen und marinen Pflanzen und können genutzt werden, um die Stressresistenz gegenüber Überwässerungsperioden wertvoller Nutzpflanzen wie H. vulgare zu erhöhen.
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Selinski J., Hartmann A., Höfler S., Deckers-Hebestreit G., Scheibe R. (2016): Refined method to study the posttranslational regulation of alternative oxidases from Arabidopsis thaliana in vitro. Physiol Plant 157: 264–279
Selinski J., Hartmann A., Kordes A., Deckers-Hebestreit G., Whelan J., Scheibe R. (2017): Analysis of Posttranslational Activation of Alternative Oxidase Isoforms, Plant Physiology, 174, 2113–2127, https://doi.org/10.1104/pp.17.00681
Selinski J., Hartmann A., Deckers-Hebestreit G., Day D. A., Whelan J., Scheibe R. (2018): Alternative Oxidase Isoforms Are Differentially Activated by Tricarboxylic Acid Cycle Intermediates, Plant Physiology, 176, 1423–1432, https://doi.org/10.1104/pp.17.01331
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Feli Strohbach fertigte die Arbeit in der Abteilung Pflanzliche Zellbiologie in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jennifer Heiser (früher Jennifer Selinski) an.