Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1529: Evolutionary plant solutions to ecological challenges: Molecular mechanisms underlying adaptive traits in the Brassicaceae s.l. (Adaptomics), The role of biotic interactions in determining phenotypic and genotypic variation in metal hyperaccumulation and hypertolerance in two model Brassicaceae species" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Eberhard Karls Universität Tübingen, Fachbereich Biologie, Institut für Evolution und Ökologie, Abteilung Vegetationsökologie.Metal hyperaccumulation is a common trait in many Brassicaceae species. However, neither its ecological consequences nor the role of ecological interactions on natural trait variation have been studied. Here, we address this aspect with a novel conceptual model. We focus on two genetic model species (Arabidopsis halleri, Noccaea caerulescens) for utilizing the molecular knowledge about then and for providing foundations for future genetic work. We combine field and greenhouse studies, high-end molecular tools, population genetic methods and experimental approaches of community ecology. Specifically, we want to disentangle the role of genetic factors and variation in negative and positive plantplant interactions for the evolution of variability in metal hyperaccumulation between and within populations. Vice-versa, we will investigate the role of this trait for determining the type of biotic interactions dominating within natural populations and communities. We hypothesize that a tradeoff between competitive abilities and stress tolerance exists in this system, affecting the performance of individual plants and determining the extent of population genetic and phenotypic variation. We furthermore hypothesize that facilitation in populations and communities with metal accumulating plants will positively affect genetic diversity within the populations, especially under stressful conditions.
Das Projekt "Cadmium/Zink-ATPasen in Hyperakkumulator-Pflanzen: biophysikalischer und biochemischer Mechanismus ihrer Funktion und zelluläre Expressions-Regulation" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Konstanz, Mathemtisch-Naturwissenschaftliche Sektion, Fachbereich Biologie, Arbeitsgruppe Küpper.Schwermetall-Hyperakkumulatoren sind von großem Interesse für die Bodenentgiftung und Erzgewinnung, aber auch als Modelle für grundlegende Mechanismen des Metallstoffwechsels. Unser Projekt wird auf zweierlei Weise zum Verständnis der physiologisch-biochemischen Mechanismen der Hyperakkumulation beitragen. 1) Wir werden die Biochemie und Biophysik der Cd/Zn transportierenden P1B-ATPasen HMA3 und HMA4 in den Modell-Hyperakkumulatorpflanzen Thlaspi caerulescens und Arabidopsis halleri charakterisieren. Die natürliche Überexpression solcher Proteine in Hyperakkumulatoren hat uns bereits ermöglicht, HMA4 aus T. caerulescens, wo es vermutlich dem Metalltransport ins Xylem dient, zu reinigen und Vorarbeiten zur Charakterisierung durchzuführen. Wir wollen nun diese Erfahrung mit TcHMA4 als Startpunkt für eine detaillierte Charakterisierung der biochemisch-biophysikalischen Funktionsmechanismen dieses Proteins nutzen, sowie für einen Vergleich mit HMA3. Letzteres pumpt vermutlich Cd in die Speicher-Vakuolen. 2) Wir werden eine selbst entwickelte Methode zur quantitativen mRNA in situ Hybridisierung benutzen um die Transkriptions-Regulation von HMA3 & HMA4 auf zellulärer Ebene zu untersuchen. Frühere Arbeiten mit dieser Methode an Transportern anderer Typen (CDFs & ZIPs) haben erstaunliche Unterschiede zwischen verschiedenen Zelltypen, Entwicklungsstadien, und Antworten auf Mineralstoffernährung gezeigt, die wichtig für das generelle Verständnis des Metallstoffwechsels sind. Für P1B-ATPasen existieren solche Studien noch nicht.