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Lexikon der Biologie: Phytosiderophoren

Phytosiderophoren [von *phyto- , griech. sidēros = Eisen, -phoros = -tragend], Eisen-mobilisierende Substanzen, die von Süßgräsern (Gramineen) bei Eisenmangel (Eisen) adaptiv in der Wurzel synthetisiert und aus den apikalen Wurzelzonen in den Boden sezerniert werden (Strategie 2 der Eisenaufnahme bei Pflanzen). Nach Bildung der Fe(III)-Chelate werden diese Fe(III)-Phytosiderophoren-Komplexe durch ein spezielles, ebenfalls bei Eisenmangel vermehrt bereitgestelltes Transportsystem wieder aufgenommen und das Eisen daraus freigesetzt. Phytosiderophoren sind Aminosäuren, die aus 3 Molekülen Methionin über S-Adenosylmethionin synthetisiert werden. Eine Zwischenstufe der Synthese ist Nicotianamin ( vgl. Abb. ), das in fast allen Pflanzen gefunden wird und ein guter Chelator für Eisen(II) ist, dessen physiologische Funktion und Bedeutung aber noch unklar sind. Nur die Süßgräser, darunter auch die Getreide, können daraus Phytosiderophoren synthetisieren und diese für die Aufnahme von Eisen nutzen. Hauptvertreter der Phytosiderophoren sind mugineic acid, 3-hydroxymugineic acid und 3-epihydroxymugineic acid, von denen jeweils einer genotypspezifisch bevorzugt synthetisiert wird ( vgl. Abb. ). Phytosiderophoren mobilisieren Eisen aus schwerlöslichen Verbindungen wie Eisenhydroxid (Fe(OH)3), Eisen(III)-Oxiden oder Eisen-Phytaten. Neben Eisen werden auch andere Metallionen komplexiert (z.B. Zink, Mangan, Kupfer), die Chelate werden aber gegenüber den Metallsalzen oder synthetischen Chelaten nicht bevorzugt aufgenommen, wie dies bei Eisen-Phytosiderophoren-Komplexen der Fall ist. Genetisch bedingte Defekte in der Eisenaufnahme beruhen entweder auf einer verringerten Synthese der Phytosiderophoren oder auf einer reduzierten Aufnahme der Eisen-Phytosiderophoren-Komplexe. Auch eine mikrobielle Zersetzung von Phytosiderophoren im Boden kann zu Eisenmangel bei Pflanzen führen.



Phytosiderophoren

Phytosiderophoren der Süßgräser (Gramineen); a Nicotianamin, eine Synthesevorstufe, b Grundgerüst der Hauptvertreter (mugineic acid: R1 = H, R2 = H, R3 = OH; 3-hydroxymugineic acid: R1 = H, R2 = OH, R3 = OH; 3-epihydroxymugineic acid: R1 = OH, R2 = H, R3 = OH)

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