Nitrate Signalgebung in Pilzen

Zusammenfassung der geplanten Untersuchungen und der Relevanz der Signalübertragung bei der Nitratverwertung bei Bodenpilzen Ökologisch gesehen spielt Nitrat (NO3-) eine zentrale Rolle im globalen Stickstoffkreislauf denn es ist ein stabiles Endprodukt des biologischen Mineralisierungsprozesses und die wichtigste Nährstoffquelle von Pflanzen und Algen. Allerdings verursachen Auswaschungen von Nitrat aus intensiven landwirtschaftlichen Produktionssystemen in Binnengewässer, Meere und in das lokale Grundwasser auch große ökologische Probleme und ökonomische Verluste. Pilze sind eine der wesentlichsten Bestandteile der globalen Nährstoffkreisläufe des Bodens und sie können Nitrat durch Umwandlung in Pilzbiomasse vorübergehend im Boden speichern (sogenannte Nitratassimilation), sofern dort genug verwertbarer Kohlenstoff zur Verfügung steht. Pilze tragen daher wesentlich zur Vermeidung von Stickstoffverlusten in Böden bei. Die Umwandlung von Nitrat in Pilzbiomasse ist generell bereits gut untersucht, allerdings ist noch nicht klar, welche zellulären Signale für die Aktivierung des entsprechenden genetischen Netzwerkes verantwortlich sind, die im Endeffekt den Assimilationsprozess von Nitrat zu Biomasse steuern. Basierend auf unseren bisherigen Daten stellen wir für dieses Projekt die Arbeitshypothese auf, dass ein zentraler Regulator (der Transkriptionsfaktor NirA) durch direkte allosterische Effekte von Nitrat aktiviert wird und nicht - wie in Pflanzen oder Bakterien - durch einen indirekten Signalübertragungsweg, an dem Nitrat-Transporter oder Rezeptoren beteiligt sind. In dem vorliegenden Projektantrag werden genetische, molekulargenetische und biochemische Experimente vorgeschlagen, welche die Signalübertragungs-Frage bei der Nitratumwandlung in einem typischen Bodenpilz (Aspergills nidulans) klären sollten. Es ist eine internationale Kooperation mit Prof. Papageorgiou vom Turku Bioscience Centre in Finnland geplant, die auf Strukturaufklärung von Proteinen spezialisiert ist und diese Methoden an einem regulatorischen Protein der Nitratverwertung anwenden sollte. Die Ergebnisse des Projekts werden sowohl grundlagenwissenschaftliche als auch anwendungsorientierte Relevanz haben. Einerseits wird unser Verständnis der ökologischen Funktion von Pilzen bei der Umwandlung von Nitrat zu Biomasse verbessert und andererseits kann dies dazu beitragen, Nitratprobleme bei der Gewässerverunreinigung zu verringern. Außerdem wird bei der damit verbundenen Reduktion des Stickstoff-Verlustes aus dem Boden die Stickstoffbilanz und damit die Nachhaltigkeit und die Wirtschaftlichkeit der landwirtschaftlichen Produktion verbessert.