FLUX

Projektbeschreibung

Sowohl züchterische als auch biotechnologische Strategien zielen auf die Erhöhung des Knollenertrages von Kartoffeln durch Manipulation der Sink-Stärke von Kartoffelknollen. Mit Hilfe molekularphysiolgischer und genetischer Ansätze konnten einige limitierende Faktoren des Sink-Stoffwechsels in Knollen identifiziert werden. Allerdings führte ein unzureichendes Verständnis der die Sink-Stärke determinierenden biochemischen und zellulären Zusammenhänge dazu, dass die Manipulation einzelner enzymatischer Schritte selten in einer nachhaltigen Erhöhung des Stärkegehaltes und damit des Knollenertrages resultiert hätte. Ziel des Projektes ist es, durch die Analyse der Stoffwechselkompartimentierung und der Regulation und Integration metabolischer Flüsse durch verschiedene Stoffwechselwege, ein tieferes Verständnis von Sink-Stärke determinierenden Faktoren in Kartoffelknollen zu erhalten.

Als Ausgangsbasis des Projektes dient eine umfassende Sammlung transgener Kartoffelpflanzen mit Modifikationen in Stoffwechselwegen, welche die Akkumulation von Stärke beeinflussen. Darüber hinaus werden Züchtungslinien mit natürlich vorhandenen Unterschieden im Stärkegehalt in die Analysen mit einbezogen.

Diese Population wird unter Anwendung einer Reihe von etablierten bzw. neu entwickelten „biochemical-genomics“ Plattformen umfassend analysiert. Die Untersuchungen beinhalten die Visualisierung von transkriptionellen- und metabolischen Veränderungen als Antwort des Stoffwechsels auf Perturbation durch die Expression des Transgens. Dabei sollen insbesondere Stoffwechselflüsse durch Fütterung 13C-markierter Metabolite und anschließender MS Analyse der Isotopenverteilung identifiziert bzw. quantifiziert werden. Diese Daten werden anschließend mit Änderungen in Transkriptprofilen, Enzymaktivitäten, Metaboliten und deren subzellulärer Verteilung bzw. mit Transportaktivitäten von Metaboliten zwischen Kompartimenten in Beziehung gesetzt. Durch bioinformatische Analyse dieser Daten sollen neue Strategien zur Verbesserung der Sink-Stärke in Kartoffelknollen entwickelt und anschließend in transgenen Pflanzen überprüft werden.

Partner

Dr. Frederik Börnke (Projekt-Koordinator)
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Biochemie
Staudtstr. 5
91058 Erlangen
Email: fboernke@biologie.uni-erlangen.de

Prof. Dr. Uwe Sonnewald
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Biochemie
Staudtstr. 5
91058 Erlangen
Email: usonne@biologie.uni-erlangen.de

Dr. Alisdair R. Fernie
Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie, Abteilung Willmitzer
Am Mühlenberg 1
14476 Potsdam-Golm
Email: Fernie@mpimp-golm.mpg.de

Prof. Dr. Mark Stitt
Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie
Am Mühlenberg 1
14476 Potsdam-Golm
Email: Stitt@mpimp-golm.mpg.de

Prof. Dr. Ekkehard Neuhaus
Technische Universität Kaiserslautern
Abteilung für Pflanzenphysiologie
Erwin-Schrödinger-Str.
67663 Kaiserslautern
Email: neuhaus@rhrk.uni-kl.de

Prof. Dr. Ulf-Ingo Flügge
Universität zu Köln
Lehrstuhl für Botanik II
Gyrhofstr. 15
50931 Köln
Email: ui.fluegge@uni-koeln.de