Ionen- und Wassertransport beim Pollenschlauchwachstum

Pollenkörner übertragen die genetische Information bei der Befruchtung der Blütenpflanzen. Die Aufklärung der zellulären und molekularen Prozesse, die dem Auskeimen des Pollenkorns und dem Wachstum des Pollenschlauchs zugrunde liegen, ist daher von großer Bedeutung für Fortschritte in der Reproduktionsbiologie der Pflanzen, insbesondere in der Pflanzenzüchtung. Diese Projekt befasste sich bei der Osterlilie (Lilium longiflorum) mit den Membranprozessen, die für die Rehydrierung des Pollen (Keimung) und das Schlauchwachstum verantwortlich sind. Wachsende Pollenschläuche sind ein international intensiv studiertes Beispiel für Spitzenwachstum beim Pflanzen und Pilzen, das durch einen osmotisch gekoppelten Transport von Ionen und Wasser getrieben wird. Im Mittelpunkt der Studie stand die Identifizierung und Steuerung von Transportproteinen in der Plasmamembran, nämlich einer ATPase, die H+ aus der Zelle pumpt, von Ionenkanälen, die für den Einstrom von Ionen (vor allem K+ ) verantwortlich sind und Aquaporinen, die den Wassertransport erleichtern. Alle drei Transporter konnten sowohl funktionell als auch molekularbiologisch in Lilienpollen nachgewiesen werden. Die H + ATPasen in der Plasmamembran von Pollenkörnern nehmen dabei eine zentrale Rolle wahr: ihre Aktivität erst ermöglicht ein Aufnahme von Ionen und Wasser. Cytoplasmatische Proteine und Faktoren, die die Aktivität dieser H + ATPasen regulieren, konnten identifiziert werden. Im Rahmen des Projektes ist es auch gelungen mittels einer Kombination der patch-clamp Methode mit der RT-PCR Technik, die Aktivität und die Expression der H + ATPasen in individuellen, einzelnen Zellen zu messen.