Einfluss von Trockenstress auf Polyamine und Sperminsynthasen in Gerste (Hordeum vulgare)

Abstract

Abiotischer Stress begrenzt den Ernteertrag von Nutzpflanzen. In Gerste (Hordeum vulgare, Hv) vermindert Trockenstress (TrStr) u.a. die Kornfüllrate und das Korngewicht. In der Modellpflanze Arabidopsis thaliana ist das Polyamin Spermin (SPM) am Schutz vor Trocken-und Salzstress beteiligt. In dieser Dissertation wird der Einfluss von TrStr auf Polyamine und auf die Veränderungen der Transkriptmengen von Sperminsynthasen (SPMS) in Hv untersucht. Zwei HvSPMS wurden identifiziert und in vitro funktionell und kinetisch charakterisiert. Sie bilden ausschließlich SPM, Thermospermin war als Produkt nicht nachweisbar. In TrStr-Experimenten mit wassergestressten Pflanzen wurden die Transkriptmengen der HvSPMS-Gene bei moderatem und starkem TrStr gegenüber Kontrollniveau erhöht. Die Putrescin- und SPM-Gehalte stiegen gegenüber den Kontrollen, der Spermidin-Gehalt veränderte sich nur wenig. Die HvSPMS-Gene können somit als Markergene für die Effekte von moderaten und starken TrStr genutzt werden.

Abiotic stress limits the yield of crop plants. In barley (Hordeum vulgare, Hv), drought stress (DrStr) reduces grain filling rate and final grain weight. In the model plant in Arabidopsis thaliana, the level of the polyamine spermine (SPM) corresponds to drought and salt stress. This project aims at polyamines and the changes of transcript levels of spermine synthases (SPMS) in Hv reacting to DrStr. Two HvSPMS were identified and functionally and kinetically characterized in vitro. They form SPM only; thermospermine was not detected as product. In DrStr experiments with water stressed plants transcript levels of both HvSPMS genes were increased compared to control level at moderate and strong DrStr. Polyamine contents, putrescine and spermine in particular, were elevated under water stress, while spermidine content increased slightly. Thus HvSPMS gene activity can be used as marker for moderate and strong DrStr.