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Aminosäuretransport in Raps unter besonderer Berücksichtigung des Entwicklungsstadiums der Pflanze und der Stickstoffdüngung

dc.contributor.advisorLohaus, Gertru PD Dr.de
dc.contributor.authorTilsner, Jensde
dc.date.accessioned2012-05-16T12:12:31Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:43Zde
dc.date.issued2003-11-18de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B6CB-Ede
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-1401
dc.description.abstractRaps (Brassica napus L.) ist die wichtigste ölliefernde Kulturpflanze in Europa. Obwohl Raps sehr effizient Stickstoff aus dem Boden aufnimmt, weist er eine niedrige Stickstoffeffizienz auf und benötigt hohe Düngergaben. Die Pflanze wirft ihre Blätter frühzeitig während der Blüte ab. In der vorliegenden Promotionsarbeit sollte geklärt werden, ob ein ineffizienter Abtransport von Amino-Stickstoff aus den seneszierenden Blättern zur ineffektiven Stickstoffnutzung beiträgt. Die hauptsächliche Transportform von organisch gebundenem Stickstoff stellen in Pflanzen Aminosäuren dar. Sie werden über das Phloem von Überschußorganen (Sources) zu Bedarfsorganen (Sinks) transportiert. Dazu ist eine aktive Aufnahme der Aminosäuren in die Siebelemente und Geleitzellen des Phloems notwendig. Aus Arabidopsis und anderen Pflanzen wurden verschiedene Transportproteine identifiziert, die als Protonen-Symporter einen sekundär aktiven Transport von Aminosäuren über die Plasmamembran katalysieren.Die Amino Acid Permeasen (AAPs) weisen eine sehr breite Substratspezifität auf und sind wahrscheinlich für die Beladung des Phloems mit allen neutralen und sauren Aminosäuren verantwortlich. Zwei AAP-cDNAs, nach den nächstverwandten Arabidopsis-Transportern als BnAAP1 und BnAAP6 bezeichnet, wurden aus Raps kloniert. Ihre Funktionalität konnte durch heterologe Expression in Xenopus Oozyten gezeigt werden. Dabei zeigte sich, daß BnAAP1 und BnAAP6 Aminosäuren auch in den niedrigen Substratkonzentrationen transportieren, die im Apoplasten auftreten. In ihrer Substratspezifität und dem organspezifischen Expressionsmuster in der Pflanze entsprachen die Transporter weitgehend den entsprechenden Arabidopsis-Proteinen. In seneszierenden Blättern zeigte sich keine Reduktion der Expression von BnAAP1 und BnAAP6 auf mRNA-Ebene, BnAAP1 wurde im Gegenteil sogar mit zunehmendem Blattalter noch induziert. Nichtwässrige Fraktionierung von Rapsblättern ergab, daß die Aminosäurekonzentrationen in allen subzellulären Kompartimenten sehr hoch sind.Überschüssige Aminosäuren werden vorwiegend in der Vakuole gespeichert. Obwohl die Aminosäurekonzentrationen in allen Kompartimenten mit dem Blattalter abnahm, enthielten auch seneszierende Blätter noch Mengen an Aminostickstoff, die den reifen Source-Blättern anderer Pflanzen vergleichbar waren. Zusammen mit aus vorhergehenden Untersuchungen bekannten hohen Aminosäurekonzentrationen im Phloemsaft von Raps machen diese Daten es sehr wahrscheinlich, daß der Abtransport von Aminosticktsoff aus den Blättern ausgesprochen effizient verläuft und die Ursachen der niedrigen Stickstoffeffizienz anderswo zu suchen sind. Dennoch zeigte eine vergleichende Untersuchung des Stickstoffmetabolismus von 45 aus einer einzelnen Kreuzung hervorgegangenen doppelt haploiden Rapslinien eine breite Variabilität, die auf eine genetische Determination der Stickstoffeffizienz hindeutet. Als möglicher Weg einer gentechnischen Verbesserung der Stickstoffnutzung wird eine Verzögerung der Blattseneszenz über den Blühbeginn hinaus vorgeschlagen.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyrdiss.htmde
dc.titleAminosäuretransport in Raps unter besonderer Berücksichtigung des Entwicklungsstadiums der Pflanze und der Stickstoffdüngungde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedAmino acid transport in oilseed rape in view of the developmental stage of the plant and nitrogen fertilizationde
dc.contributor.refereeLohaus, Gertru PD Dr.de
dc.date.examination2003-11-06de
dc.subject.dnb000 Allgemeines, Wissenschaftde
dc.description.abstractengOilseed rape (Brassica napus L.) is the most important oil crop plant in Europe. Despite a very efficient uptake of nitrogen (N) from the soil, oilseed rape has a low nitrogen use efficiency and needs substantial fertilizer applications. The plant sheds its leaves early during flowering. In this Ph.D thesis the question was addressed whether inefficient remobilization of amino-N from senescing leaves is a cause of the inefficient nitrogen use. The main transport form of reduced N in plants are amino acids. They are translocated from source organs to sink organs via the phloem. This necessitates an active uptake of amino acids into the sieve elements and companion cells of the phloem. Several classes of transport proteins functioning as secondary active amino acid-proton-symporters have been identified from Arabidopsis and other plant species. The amino acid permeases (AAPs) have a very broad substrate specificity and probably are responsible for phloem loading of all neutral and acidic amino acids. Two AAP cDNAs were cloned from oilseed rape and called BnAAP1 and BnAAP6 with reference to their closest Arabidopsis homologues. The functionality of the transporters was demonstrated by heterologous expression in Xenopus oocytes. It turned out that BnAAP1 and BnAAP6 both are able to transport amino acids even in the low substrate concentrations which are usually found in the apoplast. In their substrate specificities and organ-specific expression profiles the transporters mostly resembled their Arabidopsis counterparts. In senescing leaves, no decrease in the expression of BnAAP1 or BnAAP6 on the mRNA level was observed. On the contrary, BnAAP1 expression even increased with leaf age. Nonaqeous fractionation of oilseed rape leaves showed amino acid concentrations in all subcellular compartments to be rather high. Excess amino acids were stored mainly in the vacuole. Although amino acid concentrations decreased with leaf age in all compartments, senescing leaves still contained amounts of amino-N similar to mature source leaves in other species. Together with the high amino acid concentrations in oilseed rape phloem sap which had previously been reported, these data indicate that amino-N remobilization from the leaves is highly efficient and the reasons for the low nitrogen use efficiency must lie elsewhere. However, a comparative analysis of nitrogen metabolism in 45 double haploid lines deriving from a single crossing showed a high variability, indicative of a genetic determination of nitrogen use efficiency. As a possible way to genetically improve nitrogen use efficiency in oilseed rape, delay of leaf senescence past the induction of flowering is suggested.de
dc.contributor.coRefereeHeldt, Hans-Walter Prof. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerRapsde
dc.subject.gerAminosäurede
dc.subject.gerStickstoffeffizienzde
dc.subject.gernichtwässrige Fraktionierungde
dc.subject.engoilseed rapede
dc.subject.engamino acidde
dc.subject.engnitrogen efficiencyde
dc.subject.engnonaqueous fractionationde
dc.subject.bk42.13de
dc.subject.bk42.41de
dc.subject.bk35.70de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-559-3de
dc.identifier.purlwebdoc-559de
dc.affiliation.instituteBiologische Fakultät inkl. Psychologiede
dc.subject.gokfullWIde
dc.subject.gokfullWVde
dc.identifier.ppn379408473de


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