PvUPS1 spielt eine Rolle beim Quelle-Senke-Transport von Allantoin in Gartenbohne (Phaseolus vulgaris)

Nodulierte tropische Leguminosen wie die Gartenbohne (Phaseolus vulgaris L.) beziehen ihren Stickstoff über N-fixierende Rhizobien. Die Hauptprodukte des fixierten Stickstoffs sind die Ureide Allantoin und Allantolsäure, die in Wurzelknöllchen synthetisiert und dann über das Xylem zu den reifen Blättern des Sprosses transportiert werden. Durch die Zufuhr von 14C-Allantoin an reife Blätter und Wurzeln von Gartenbohnenpflanzen haben wir gezeigt, dass dieses Ureid über lange Strecken durch Xylem und anschließend durch Phloem zu sich entwickelnden Organen wie Schoten, Wurzelspitzen und wachsenden Blättern transportiert wird. Zur Analyse der Allantoinverteilung innerhalb der Pflanze wurden die Konzentrationen von Allantoin in Organen der Gartenbohne und im Xylemsaft bestimmt. Die Mengen an Allantoin variierten zwischen den Organen, wobei die höchsten Werte in den Stängeln festgestellt wurden. Es wurden Unterschiede in den Allantoinspiegeln zwischen nodulierten und nicht-nodulierten Pflanzen gefunden, mit tendenziell höheren Allantoinkonzentrationen in Geweben und Xylemsaft von nodulierten Pflanzen. RNA- und Proteinexpression der kürzlich identifizierten Allantoin-Permease PvUPS1 (AY461734) wurde in allen Pflanzenorganen nachgewiesen, was auf eine Funktion beim Allantointransport in der gesamten Pflanze hinweist. Die Werte der PvUPS1-Expression stimmten mit den Allantoinkonzentrationen in den verschiedenen Organen überein. In-situ-RNA-Hybridisierungsstudien wurden durchgeführt und zeigten, dass PvUPS1 im Phloem der gesamten Pflanze exprimiert wird. Zusammen deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass in der Gartenbohne Allantoin von der Quelle zur Senke transportiert wird und dass PvUPS1 eine Rolle beim Phloem-Loading und beim Allantointransport zu sich entwickelnden Senken spielt.