Functional characterization of the Bivalent Cation Transporter 3 in Arabidopsis thaliana and Hordeum vulgare

Abstract

Mangan (Mn) ist für verschiedene Prozesse in Pflanzen unerlässlich, wie die Übertragung von Glykosylgruppen im Golgi-Apparat. Ein Arabidopsis-Protein, BICAT3 (Bivalent Cation Transporter3), transportiert Mn und Ca im trans-Golgi transportiert. BICAT3 rettete Hefemutanten, die einen Defekt in der Ca- und Mn-Translokation aufwiesen, und bicat3-Mutanten reagierten sensitiv auf geringe Mn- und hohe Ca-Verfügbarkeit und zeigten eine veränderte Akkumulation dieser Kationen. Die Aktivität von BICAT3 ist entscheidend für spezifische Glykosylierungsreaktionen, das Wachstum unter Mn-Mangel, das Pollenschlauchwachstum, den Samenansatz und die Verteilung von Mn zwischen Golgi und Chloroplasten. In ähnlicher Weise ist HvBICAT3, das Ortholog von BICAT3 in Gerste, ebenfalls ein Golgi-lokalisierter Transporter, der für das Pflanzenwachstum unter Mn-Mangel entscheidend ist. Dennoch haben BICAT3 und HvBICAT3 möglicherweise unterschiedliche physiologische Funktionen, wie Unterschiede in der Fruchtbarkeit der Mutanten und ihrem Wachstum bei ausreichender Mn-Versorgung zeigen.

Manganese (Mn) is essential for various processes in plants, including the transfer of glycosyl moieties in the Golgi apparatus. An Arabidopsis protein, Bivalent Cation Transporter3 (BICAT3), was identified that transports Mn and Ca in the the trans-Golgi. BICAT3 rescued yeast mutants defective in Ca and Mn translocation, and bicat3 mutants were sensitive to low Mn and high Ca availability and showed altered accumulation of these cations. The activity of BICAT3 is critical for specific glycosylation reactions, plant growth under Mn deficiency, pollen tube elongation, seed set, and allocation of Mn between Golgi and chloroplasts. Similarly, HvBICAT3, the ortholog of BICAT3 in barley, is also a Golgi-localized transporter critical for plant growth under Mn deficiency. Nevertheless, BICAT3 and HvBICAT3 may have different physiological roles, as indicated by differences in the fertility of mutants and their growth at sufficient Mn supply.