Mais ist in der Lage, sich an hohe H+-Aktivitäten im Wurzelmedium durch eine verstärkte Aktivität der Plasmalemma-H+-ATPase anzupassen. Worauf die Veränderungen der H+-ATPase beruhen, stellte den Untersuchungsaspekt der vorliegenden Arbeit dar. In Frage kommen eine veränderte Transkription einer bzw. mehrerer Isoformen, eine veränderte Syntheserate des Enzyms auf der Translationsebene, eine posttranslationale Modifikation oder auch eine veränderte Genexpression von regulatorischen Proteinen.
Zur Beantwortung dieser Fragen wurde Mais (Zea mays L. cv. Blizzard) für knapp 3 Wochen unter kontrollierten Bedingungen bei pH 6,0 und pH 3,5 in Hydrokultur herangezogen. Auf die Ernte der Wurzeln folgten RNA- bzw. Proteinextraktionen.
Die schrittweise an den niedrigen pH-Wert angepassten Maispflanzen zeigten keine Limitierung ihres Wurzelwachstums im Vergleich zur Kontrolle. Lediglich bezüglich der Wurzelmorphologie konnten Unterschiede festgestellt werden, was als eine Stressantwort an hohe H+-Aktivitäten im Wurzelmedium gewertet wurde.
Folgende Aussagen zum Anpassungsmechanismus der H+-ATPase an H+-Stress können gemacht werden:
1) Eine veränderte Transkription einer oder mehrerer Isoformen der Plasmalemma-H+-ATPase scheint keinen Einfluss auf die Anpassung des Enzyms an niedrige pH-Wert-Bedingungen im umgebenden Wurzelmedium zu haben.
2) Ein unter H+-Stress verstärktes Vorkommen an ATPase-Dimer auf der Proteinebene, inklusive einer Erhöhung des Phosphorylierungsstatus am Threonin, dürfte die Ursache für die Aktivitätssteigerung und die kinetischen Veränderungen der Plasmalemma-H+-ATPase unter sauren Bedingungen darstellen.
3) H+-Stress führte sowohl in der Gesamtprotein- als auch in der Membranproteinfraktion von Maiswurzeln zu einer Veränderung von ca. einem Drittel der Proteine. Dies verdeutlicht einen extremen Einfluss veränderter Umweltbedingungen auf den Gesamtmetabolismus der Pflanze. Neben einer allgemeinen, plastischen Reaktion des Metabolismus auf hohe H+-Aktivitäten im umgebenden Wurzelmedium lässt sich jedoch auch die Beteiligung regulatorisch wirkender Proteine am Anpassungsmechanismus der Plasmalemma-H+-ATPase an H+-Stress vermuten.
