Rolle der Vakuole beim Nährstoffhaushalt

Regulierung der Ionenkanäle in Vakuolen

In ausgereiften Pflanzenzellen wird bis zu 90% des Zellvolumens von der Zentralvakuole eingenommen. Diese stellt einen Speicher für Proteine, Metabolite und viele geladene Nährstoffe (Ionen) dar. Der Großteil der Ionen, die durch Pflanzen aufgenommen werden, werden in der Zentralvakuole gespeichert, welche sie unter bestimmten Umständen auch wieder ins Zytoplasma entlassen kann. Obwohl die Vakuole eine wichtige Rolle für das Zellwachstum und die Entwicklung der Pflanzen spielt, ist nur wenig über die Regulationsmechanismen der Ionentransportproteine in der Vakuolenmembran bekannt.

Wir haben eine Methode entwickelt, womit die Ionenkanalaktivität in der Vakuolenmembran von intakten Zellen bestimmt werden kann (Wang et al., 2015, siehe auch Abb.). Diese Methode wurde unter anderen eingesetzt, um die Rolle der Vakuole bei der Regulierung des Calciumhaushalts in Wurzelhaarzellen zu untersuchen (Dindas et al., 2021). Es zeignete sich, dass diese Zellen Calcium aus ihrem Zellsaft in der Vakuole transportieren und hierfür das pH-Wert (Säuregrad)-Unterschieds zwischen der Vakuole und dem Zellsaft nützen. Zukünftig soll diese Methode weiterentwickelt werden, um die Steuerung der Aufnahme von Nährstoffen in die Vakuole auf molekularer Ebene aufzuklären.