Adaptation of plasma membrane H+ ATPase of proteoid roots of White Lupin (Lupinus albus L.) under phosphorus deficiency

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2004

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http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-16808

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Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die quantitative Beziehung zwischen der H+-Abgabe und der Abgabe von Citrat an aktiven und intakten Proteoidwurzeln in situ aufzuklären. Dabei sollte geklärt werden, wie die beiden Transportprozesse aufeinander abgestimmt sind. Ferner sollte herausgearbeitet werden, ob eine Beteiligung der Plasmalemma-H+-ATPase von Proteoidwurzeln festzustellen ist, und ob es einen Adaptionsmechanismus des Enzyms an die P-Mangel-Situation gibt. Die aktiven und intakten Proteoidwurzeln wurden in einer kleinen Küvette mit 3 ml Reaktionslösung inkubiert. Die exsudierten Kationen und Anionen wurden danach gemessen. Das Plasmalemma der Proteoidwurzeln und Seitenwurzeln-Apikalzonen wurden isoliert und die Plasmalemma-H+-ATPase wurde auf biochemisch, proteinchemisch und auf molekularer Ebene untersucht. 1. In situ steht die H+-Abgabe durch aktive Proteoidwurzeln in Beziehung zur Citratabgabe (Stöchiometrie 1:1,3 - Citrat : H+). Eine vergleichbares Verhältnis besteht auch zwischen Citratabgabe und Abgabe von K+, Na+ und Mg2+. 2. Studien mit verschiedenen Inbibitoren in situ zeigten eine engere Beziehung zwischen H+-Abgabe und Citratabgabe durch Proteoidwurzeln. Jedoch ist die H+-Abgabe nicht die Voraussetzung für die Citratabgabe. 3. Die Aktivität der Plasmalemma-H+-ATPase in aktiven Proteoidwurzeln erhöht sich während der Proteoidwurzelentwicklung signifikant, und erreicht ihr Maximum im reifen Stadium. Im seneszenten Stadium erfolgt ein rascher Rückgang der Aktivität. 4. Eine höhere Aktivität der Plasmalemma-H+-ATPase ist auf eine höhere Enzym-konzentration der H+-ATPase im Plasmalemma zurückzuführen. 5. Eine höhere Enzymkonzentration der Plasmalemma H+-ATPase ist auf eine hochregulierte Expression der mRNA der H+-ATPase zurückzuführen. 6. Die Ergebnisse bekräftigen die Hypothese, dass H+ und Citrat über unterschiedliche Transportproteine im Plasmalemma pflanzlicher Zellen exportiert werden. 7. In Bezug auf Gen-Expression sind PEPC, ATP-Citrat-Lyase und Plasmalemma-H+-ATPase wichtige Enzyme, die in enger Beziehung zur Citrate-Abgabe durch aktive Proteoidwurzeln stehen.

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