Pamela Korte

• Pflanzen sind verschiedenen Umweltbedingungen ausgesetzt, die zu suboptimalen Wachstumsbedingungen führen können. Dies gilt für eine Vielzahl von biotischen und abiotischen Faktoren. In der hier vorgelegten Arbeit wird der Effekt von erhöhten Temperaturen und Hitze genauer analysiert. Hitze ist einer der wichtigsten abiotischen Stressfaktoren, der das Pflanzenwachstum und die Reproduktion beeinflusst. Viele wichtige Kulturpflanzen zeigen immense Ertragseinbußen, die durch Hitze hervorgerufen werden. Durch den fortschreitenden Klimawandel werdenPflanzen sind verschiedenen Umweltbedingungen ausgesetzt, die zu suboptimalen Wachstumsbedingungen führen können. Dies gilt für eine Vielzahl von biotischen und abiotischen Faktoren. In der hier vorgelegten Arbeit wird der Effekt von erhöhten Temperaturen und Hitze genauer analysiert. Hitze ist einer der wichtigsten abiotischen Stressfaktoren, der das Pflanzenwachstum und die Reproduktion beeinflusst. Viele wichtige Kulturpflanzen zeigen immense Ertragseinbußen, die durch Hitze hervorgerufen werden. Durch den fortschreitenden Klimawandel werden jedoch Hitzeperioden immer häufiger und somit die Folgen für die Nahrungsproduktion immer gravierender. Zur Züchtung von Pflanzen die hitzetolerant sind und weniger hohe Ertragseinbußen unter diesem Stress aufweisen, ist es essenziell die grundlegenden molekularen Mechanismen der Hitzetoleranz zu verstehen. Es müssen die verschiedenen physiologischen und biochemischen Prozesse identifiziert werden, die es Pflanzen ermöglichen, sich anzupassen. Es ist bekannt, dass die Anpassungsmechanismen von Pflanzen komplex sind und sowohl Veränderungen auf zellulärer wie auch auf organismischer Ebene beinhalten. Ziel dieser Arbeit war es, weitere Erkenntnisse zu gewinnen, wie diese Anpassung vonstattengeht und welche molekularen Prozesse an ihr beteiligt sind. Ein Hauptaugenmerk lag dabei auf dem Einfluss des Lipidmetabolismus und den daran beteiligten Enzymen. Es konnte bereits gezeigt werden, dass die Akkumulation von Triacylglycerolen bei hohen Temperaturen die basale Thermotoleranz bei Arabidopsis thaliana erhöht. Wie jedoch der genaue Mechanismus dieser durch Triacylglycerole vermittelten Thermotoleranz funktioniert, war bis dato nicht bekannt. Ich konnte zeigen, dass die angesammelten Triacylglycerole genutzt werden können, um die Stomata während des Hitzestress zu öffnen. Dies führt zu einer erhöhten Transpiration und somit einer Kühlung der Blätter. Der Abbau von Triacylglycerolen und Stärke am Morgen ist notwendig, um die Stomata zu öffnen. Zusätzlich dient der Abbau der Aufrechterhaltung des Citratzyklus und somit der Energieversorgung. In weiteren Experimenten konnte ich durch Fütterung mit stabil markierter Laurinsäure zeigen, dass die Triacylglycerole auch dem Aufbau neuer Aminosäuren unter Stressbedingungen dienen. Die hier vorgestellten Arbeiten bieten die Grundlage, um den Mechanismus der Thermotoleranz besser zu verstehen. Das Verständnis der in dieser Arbeit beschriebenen molekularen Signalwege und Enzyme kann langfristig dazu beitragen hitzeresistentere Nutzpflanzen zu züchten.…
• Plants are exposed to various environmental conditions that can lead to suboptimal growth conditions. This applies to a variety of biotic and abiotic factors. In the work presented here, the effect of elevated temperatures and heat is analyzed in more detail. Heat is one of the most important abiotic stress factors affecting plant growth and reproduction. Many important crops show immense yield losses caused by heat. However, as climate change progresses, periods of heat are becoming more frequent and the consequences for foodPlants are exposed to various environmental conditions that can lead to suboptimal growth conditions. This applies to a variety of biotic and abiotic factors. In the work presented here, the effect of elevated temperatures and heat is analyzed in more detail. Heat is one of the most important abiotic stress factors affecting plant growth and reproduction. Many important crops show immense yield losses caused by heat. However, as climate change progresses, periods of heat are becoming more frequent and the consequences for food production are becoming increasingly serious. Understanding the basic molecular mechanisms of heat tolerance is essential to breed plants that are heat tolerant and show less yield loss under this stress. The various physiological and biochemical processes that enable plants to adapt need to be identified. It is known that the adaptation mechanisms of plants are complex and involve changes at both the cellular and organismal level. The aim of this work was to gain further insights into how this adaptation takes place and which molecular processes are involved. The main focus was on the influence of lipid metabolism and the enzymes involved. It has already been shown that the accumulation of triacylglycerols at high temperatures increases basal thermotolerance in Arabidopsis thaliana. However, the exact mechanism of this triacylglycerol mediated thermotolerance was not known until now. I was able to show that the accumulated triacylglycerols can be used to open the stomata during heat stress. This leads to increased transpiration and thus cooling of the leaves. The degradation of triacylglycerols and starch in the morning is necessary to open the stomata. In addition, the degradation serves to maintain the citrate cycle and thus the energy supply. In further experiments, I was able to show by feeding stably labeled lauric acid that the triacylglycerols also serve to build up new amino acids under stress conditions. The work presented here provides the basis for a better understanding of the mechanism of thermotolerance. Understanding the molecular signaling pathways and enzymes described in this work could - in the long term - contribute to breeding of more heat-resistant crops.…