Untersuchung zum Zuckerstoffwechsel der Wiederauferstehungspflanze <em>Craterostigma plantagineum </em>und einiger Lindernia-Arten

Abstract

Die Wiederauferstehungspflanze <em>C. plantagineum</em> dient als Modellsystem zur Erforschung der molekularen Grundlagen der Trockentoleranz in höheren Pflanzen. Während der Eintrocknung wird im Blattgewebe die Hauptzuckerkomponente 2-D-glycero-D-ido-Oktulose (ca. 40% des Trockengewichtes) fast vollständig zu Saccharose metabolisiert. Während der Wiederbewässerung wird Saccharose wiederum in 2-D-glycero-D-ido-Oktulose umgewandelt. Die Hauptzuckerkomponente im Wurzelgewebe ist Stachyose. Im Wurzelgewebe der Pflanze ist keine Konvertierung von Saccharose in 2-D-glycero-D-ido-Oktulose zu beobachten.<br /> Die Synthese von 2-D-glycero-D-ido-Oktulose im Blattgewebe von <em>C. plantagineum</em> während der Wiederbewässerungsphase läuft über eine Transketolasereaktion mit Glukose-6-P als Akzeptorsubstrat. Transketolase konnte aus unbehandeltem und 28 h wiederbewässertem Blattgewebe von <em>C. plantagineum</em> isoliert werden. Obwohl 2D-PAGE-Untersuchungen keinen signifikanten Unterschied im Expressionsmuster von Transketolase zeigten, katalysiert nur aufgereinigte Transketolase aus 28 h wiederbewässertem Blattgewebe in vitro die Übertragung einer C2-Einheit auf Glukose-6-P. MALDI TOF-MS-Untersuchungen zeigten in allen Aufreinigungen von Transketolase Hinweise auf TKT3, eine Isoform von Transketolase. Das Protein ist in den Chloroplasten lokalisiert und wird konstitutiv expremiert. In Transketolaseaufreinigungen aus 28 h wiederbewässertem Blattgewebe wurde zusätzlich Hinweise auf TKT10, eine weitere Isoform, gefunden. Das Transkript tkt10 wird nur während der Wiederbewässerung induziert (Bernacchia et al., 1995). TKT10 scheint, im Gegensatz zu TKT3, im Cytosol lokalisiert zu sein, wo das Enzym an der Konvertierung von Saccharose in 2-D-glycero-D-ido-Oktulose beteiligt ist. <br /> Untersuchungen der Zuckerhaushalte von mit <em>C. plantagineum</em> verwandten <em>Lindernia-Arten</em> sowie Eintrocknungs- und Wiederbewässerungsexperimente zeigten, dass auch <em>Lindernia brevidens</em>, eine Bewohnerin subtropischer Regenwälder, trockentolerante Eigenschaften aufweist. Es konnte eine Korrelation zwischen der 2-D-glycero-D-ido-Oktulosekonzentration in unbehandeltem Blattgewebe, der Saccharosekonzentration im ausgetrockneten Blattgewebe und der Fähigkeit zur Trockentoleranz aufgezeigt werden. Von den getesteten Arten zeigten nur <em>C. plantagineu</em>m und <em>L. brevidens</em> Trockentoleranz. Die beiden Arten wiesen im getrockneten Blattgewebe 400 mg/g DW (<em>C. plantagineum</em>) bzw. 180 mg/g DW (<em>L. brevidens</em>) Saccharose auf. Die nicht trockentolerante Art<em> L. philcoxii</em> besaß nur 17 mg/g DW des Disaccharides im getrockneten Blattgewebe.