Functional analysis of the starch related glucose 1-phosphate metabolism in higher plants

高等植物淀粉相关葡萄糖1-磷酸代谢的功能分析

基本信息

项目摘要

Over the last years the biochemistry of starch metabolism is massively increased. The complexity is related to a concerted action of more than 30 evolutionary conserved enzymes and of various carbon fluxes related to starch syntheses as well as degradation. Recently, a direct transport of glucose 1-phosphate into Arabidopsis mesophyll cells and potato tuber cells and further into plastids (chloroplasts and amyloplast) was identified using in situ experiments. Moreover, a direct link of the up taken glucose 1-phosphate and starch turn-over was demonstrated. The molecular nature of the involved transporters as well as the detailed importance for starch metabolism is so far unclear. This proposal uses various experimental approaches and focuses on the following aspects:a) The identification of the involved glucose 1-phosphate transporters in Arabidopsis as well as in potato, including a detailed analysis of the specificity of the potentially transporters. Therefore, the transporters will be analysed expressed in yeast and/or Xenopus oocytes.b) The importance of the glucose 1-phosphate transport for starch metabolism will be analyzed by generating various Arabidopsis mutants lacking starch related enzymes in addition to the potentially glucose 1-phosphate transporters. The various mutants will be analyzed in respect to carbon fluxes and starch metabolism, including starch granule morphology, starch internal structure and starch related enzymes.c) In the various mutants the distribution of glucose 1-phosphate in different organs, tissues, and compartments will be analyzed using a highly sensitive assay for glucose 1-phosphate and non-aqueous fractionation.
在过去的几年里,淀粉代谢的生物化学水平大幅提高。其复杂性与 30 多种进化保守酶以及与淀粉合成和降解相关的各种碳通量的协同作用有关。最近,利用原位实验确定了葡萄糖 1-磷酸可以直接转运到拟南芥叶肉细胞和马铃薯块茎细胞中,并进一步转运到质体(叶绿体和淀粉体)中。此外,还证明了摄取的1-磷酸葡萄糖和淀粉周转之间的直接联系。迄今为止,所涉及转运蛋白的分子性质以及对淀粉代谢的详细重要性尚不清楚。该提案使用了各种实验方法,重点关注以下方面:a)拟南芥和马铃薯中所涉及的葡萄糖1-磷酸转运蛋白的鉴定,包括对潜在转运蛋白的特异性的详细分析。因此,将分析在酵母和/或非洲爪蟾卵母细胞中表达的转运蛋白。b) 将通过生成除了潜在的葡萄糖 1-磷酸之外还缺乏淀粉相关酶的各种拟南芥突变体来分析葡萄糖 1-磷酸转运对于淀粉代谢的重要性。磷酸盐转运蛋白。将分析各种突变体的碳通量和淀粉代谢,包括淀粉颗粒形态、淀粉内部结构和淀粉相关酶。c) 在各种突变体中,葡萄糖 1-磷酸在不同器官、组织和区室中的分布将使用高度灵敏的 1-磷酸葡萄糖检测和非水分馏进行分析。

项目成果

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Intracellular and cell-to-apoplast compartmentation of carbohydrate metabolism.
碳水化合物代谢的细胞内和细胞质外体区室。
  • DOI:
    10.1016/j.tplants.2015.04.012
  • 发表时间:
    2015-08-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    20.5
  • 作者:
    J. Fettke;A. Fernie
  • 通讯作者:
    A. Fernie
Parameters of Starch Granule Genesis in Chloroplasts of Arabidopsis thaliana
拟南芥叶绿体淀粉粒生成参数
  • DOI:
    10.3389/fpls.2018.00761
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Malinova I;Qasim HM;Brust H;Fettke J
  • 通讯作者:
    Fettke J
Reduction of the plastidial phosphorylase in potato (Solanum tuberosum L.) reveals impact on storage starch structure during growth at low temperature.
马铃薯(Solanum tuberosum L.)质体磷酸化酶的减少揭示了低温生长过程中对储存淀粉结构的影响。
  • DOI:
    10.1016/j.plaphy.2016.01.013
  • 发表时间:
    2016-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tom Orawetz;I. Malinova;S. Orzechowski;J. Fettke
  • 通讯作者:
    J. Fettke
Starch Synthase 4 and Plastidal Phosphorylase Differentially Affect Starch Granule Number and Morphology1
淀粉合酶 4 和质体磷酸化酶对淀粉颗粒数量和形态的影响不同1
  • DOI:
    10.1104/pp.16.01859
  • 发表时间:
    2017-03-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    I. Malinova;S. Alseekh;R. Feil;A. Fernie;O. Baumann;M. Schöttler;J. Lunn;J. Fettke
  • 通讯作者:
    J. Fettke
Reduced starch granule number per chloroplast in the dpe2/phs1 mutant is dependent on initiation of starch degradation
dpe2/phs1 突变体中每个叶绿体淀粉颗粒数量的减少取决于淀粉降解的开始
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0187985
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Malinova I;Fettke J
  • 通讯作者:
    Fettke J
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