Contribution of ammonium transporters to growth, nitrate uptake, metabolism and development in Arabidopsis thaliana

Abstract

Stickstoff (N) ist nicht nur ein essentieller Nährstoff, sondern beeinflusst auch die Pflanzenentwicklung. Wie Ammonium- (NH4+) Transporter (AMTs) und Nitrat- (NO3-) Transporter (NRTs) interagieren und sich gegenseitig beeinflussen, ist nicht vollständig aufgeklärt. Um den Beitrag von AMTs auf NO3--Aufnahme, Metabolismus und Blühzeitpunkt zu untersuchen, wurde die NH4+-aufnahmedefekte AMT-vierfach Insertionslinie qko für physiologische, molekularbiologische und biochemische Analysen verwendet. Die vorliegende Studie zeigt, dass AMT-vermittelter NH4+-Transport an der Regulierung der Expression von NRTs beteiligt ist, um die hochaffine NO3--Aufnahme zu modulieren. Des Weiteren hemmte die Zufuhr von NH4+, im Vergleich zur NO3--Gabe, die Induktion der Blüte und die Expression von Blühzeitpunkt-Genen, inklusive CONSTANS, auf AMT-abhängige Weise. Zusammenfassend ermöglichte diese Studie die Entdeckung neuer Funktionen von AMT-Transportern, die über ihre Aufgabe in der NH4+-Aufnahme hinausgehen.

Nitrogen (N) is not only an essential nutrient, but also affects plant development. How ammonium (NH4+) transporters (AMTs) and nitrate (NO3-) transporters (NRTs) interact and influence each other to modulate N acquisition and flowering time is not fully understood. To study the contribution of AMTs on NO3- uptake, metabolism and flowering time, the NH4+ uptake-defective AMT quadruple knock-out line qko was used for physiological, molecular biological and biochemical analyzes. The present study shows that AMT-mediated NH4+ transport is involved in regulating the expression of NRTs to modulate high-affinity NO3- uptake. Furthermore, NH4+ supply, in comparison to NO3- provision, suppressed floral induction and the expression of flowering time genes including CONSTANS in an AMT-dependent manner. Taken together, this study uncovered novel roles of AMT-type transporters that go beyond their function in NH4+ uptake.