Der Einfluss des Polyamins Spermin auf Calciumsignale und Reaktionen auf Trockenstress bei Gerste

Abstract

Anhand der Gerste (Hordeum vulgare) sollte der Einfluss des Polyamins Spermin auf Mechanismen der Trockenstresstoleranz untersucht werden. Extern appliziertes Spermin führte zu einem Schließen der Spaltöffnungen, welches konzentrationsabhängig und reversibel war. Inhibitoren der Polyaminoxidase und Fänger von reaktiven Sauerstoffspezies verhinderten den Prozess des Stomataschlusses. Dies deutete darauf hin, dass Spermin entweder direkt oder indirekt die Bildung von H2O2 oder anderer reaktiver Sauerstoffspezies beeinflusst und zur Aktivierung von Ca2+-permeablen Kanälen führt. In Ganzpflanzen konnten nach einer Behandlung mit Spermin biphasische Veränderungen der [Ca2+]cyt beobachtet werden. Dabei konnten [Ca2+]cyt-Veränderungen sowohl im Spross als auch in der Wurzel nachgewiesen werden. In Schließzellen, die Spermin ausgesetzt waren, zeigten sich dagegen Veränderungen der [Ca2+]cyt in Form von Ca2+-Oszillationen. Auf Basis dieser Ergebnisse wird postuliert, dass Spermin an Veränderungen der [Ca2+]cyt beteiligt ist und auf diesem Weg einen entscheidenden Einfluss auf die Trockenstresstoleranz von Pflanzen hat.

The aim of this work was to investigate the involvement of the polyamine spermine in drought stress tolerance of barley (Hordeum vulgare). External application of spermine caused stomatal closure. This effect was concentration-dependent and reversible. Inhibitors of polyamine oxidase and reactive oxygen species scavengers prevented the process of spermine-induced stomatal closure. This suggested that spermine influences, either directly or indirectly, the formation of H2O2 and other reactive oxygen species or that it may modulate Ca2+-permeable channels. In whole plants, biphasic changes of [Ca2+]cyt were observed after treatment with spermine. In this case [Ca2+]cyt changes were detected both in the shoot and in the root. However, in guard cells exposed to spermine, changes in [Ca2+]cyt were observed in the form of Ca2+ oscillations. On the basis of these results, it is postulated that spermine is involved in alterations of [Ca2+]cyt and in this way has a decisive influence on the drought tolerance of plants.