Zelluläre und molekulare Charakterisierung der von Phenylborsäure induzierten Bormangelerscheinungen in der Primärwurzel von Mais

Description: Bormangel ist ein weltweit verbreiteter abiotischer Stress, der zu starken Ertragseinbußen bei vielen Nutzpflanzen, wie beispielsweise Mais, führt. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind nur teilweise erforscht. Der Mikronährstoff Bor wird in Form von Borsäure von der Pflanze aufgenommen und kann cis-Diole binden, was ausschlaggebend für seine Funktion ist. Theoretisch gibt es viele mögliche Bor-Bindestellen in der Pflanzenzelle, allerdings wurde bis jetzt nur gezeigt, dass Bor an Rhamnogalacturonan-II (RG-II) binden kann, und wichtiger noch, dass Bor zwei RG-II Moleküle in der Zellwand miteinander verbindet. Ob es weitere Bor-Bindestellen gibt und ob Bor außerhalb der Zellwand biologische Signifikanz hat, ist bisher ungeklärt. Um diese Fragen zu untersuchen, soll im vorgeschlagenen Projekt die Chemikalie Phenylborsäure (PBS) verwendet werden, welche strukturell ähnlich zur Borsäure ist. Ähnlich zur Borsäure versorgt PBS Pflanzenzellen mit Bor und bindet an cis-Diole. Im Unterschied zur Borsäure kann PBS aber keine Moleküle miteinander verbinden, weswegen PBS verwendet wird, um Symptome von Bormangel zu induzieren. Mit Hilfe von PBS besteht deshalb die Möglichkeit weitere Funktionen von Bor neben der Verbindungsfunktion von RG-II, sowie weitere Bor-Bindepartner zu identifizieren. Das vorgeschlagene Projekt soll die von PBS induzierten zellulären und molekularen Defekte in der Primärwurzel von Mais untersuchen und mit Defekten vergleichen, die durch Bor Defizienz induziert werden. Dabei sollen gezielt folgende Prozesse genauer untersucht werden: Zellteilung, Zellexpansion, Meristementwicklung, Ethylen Biosynthese, Auxin Transport und Signalprozesse von Cytokinin. Zusätzlich sollen im beantragten Projekt durch Screening und Proteomics-Ansätze die molekularen Angriffspunkte von PBS identifiziert werden.

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Tags: Ethylen ? Mais ? Biopharmazeutikum ? Bor ? Borsäure ? Nutzpflanze ? Pflanzenproduktion ? Biosynthese ? Chemikalien ? Pflanzenernährung ? Pflanze ? Agrartechnik ? Stress ? Plant Cultivation ? Zellwand ?

Region: Nordrhein-Westfalen Nordrhein-Westfalen

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License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz, Abteilung Crop Functional Genomics (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Last harvest: 25.08.2026 00:42

Time ranges: 2020-01-01 - 2025-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Characterization of the cellular and molecular defects induced by the boron deficiency mimic phenylboronic acid in the primary root of maize
  Description: Deficiency of the micronutrient boron is a widespread abiotic stress leading to drastic yield reductions in many crops, including maize. The underlying molecular causes are only partially understood. Boron is accessible to plants in form of boric acid and the key in understanding boron function lies in its ability to bind to cis-diol groups. Although there are many potential binding partners of boron within a plant cell, it has only been shown to bind to and more importantly to crosslink two Rhamnogalacturonan-II molecules in the cell wall. Whether there are additional binding partners of boron and whether boron outside the cell wall is of biological importance are open questions in the field. To address these questions, the proposed project will make use of the chemical phenylboronic acid (PBA), which is a boric acid analog. Like boric acid, PBA still delivers boron into the cell and can bind to cis-diol groups. Unlike boric acid, PBA cannot cross link molecules and is therefore used to induce boron-deficiency like defects. PBA has the potential to identify additional functions of boron despite its crosslinking function and additional binding partners of boron. The proposed project will characterize the cellular and molecular defects induced by PBA in the maize primary root and will compare them to defects induced by boron deficiency. Special emphasis will be put on cell division, cell expansion, meristem development, ethylene biosynthesis, auxin transport and cytokinin signaling. Additionally, the proposed project will identify targets of PBA through forward chemical screening and proteomics approaches.
  URL: https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1140420

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/455453902 (Webseite) ✓

Status

Aktiv

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