Visualisierung und Modellierung des Samenmetabolismus in Raps

In unseren Vorarbeiten fanden wir beträchtliche Gradienten in der lokalen Ölakkumulation reifer Samen von Brassica napus, der wichtigsten europäischen Ölpflanze. Laut unserer Hypothese müssen die Hochöl- und Niedrigölregionen des Embryos durch entsprechend unterschiedliche metabolische Netzwerke und Aktivitäten gekennzeichnet sein. In diesem Projekt möchten wir diese metabolische Kompartmentierung der Embryonen charakterisieren. Zu diesem Zweck nutzen wir einen nicht-invasiven Ansatz, welcher mittels Kernmagnetresonanz (NMR) folgende Parameter bestimmt: (i) die 3-dimensionale Struktur des Samens, (ii) die invivo Lieferung von Kohlenhydraten zum sich entwickelnden Embryo, sowie (iii) die lokale Ölakkumulation in sich entwickelnden Samen. NMR wird Regionen mit verschiedener Ölakkumulation lokalisieren, und anschließend werden diese Regionen mikrodissektiert und analysiert. Die biochemischen Daten sollen u.a. genutzt werden, um Parameter für die Fluß-Balance-Analyse zu definieren. Dies ist eine mathematische Methode, welche erlauben wird, die metabolische Flußverteilung räumlich und zeitlich für den Embryo zu bestimmen. Dadurch werden wir erstmalig ein 3-dimensionales Modell des Samenmetabolismus erstellen. Der hier vorgestellte Modellierungsansatz soll (i) Vorhersagen zum Samenmetabolismus und Ölertrag generieren, (ii) Engpässe für die biosynthetischen Fähigkeiten aufdecken, und (iii) Ziele für neue Züchtungsprogramme in Raps aufzeigen. Zudem wird dieses Projekt integrative Methoden für die nicht-invasive Analyse von Pflanzen entwickeln, welche die Erforschung und Züchtung neuer Kulturpflanzensorten unterstützen und beschleunigen werden.