Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Haarwuchsmittel für Pflanzenwurzeln

28.06.2011
Forscher entschlüsseln den Mechanismus, der es der pflanzlichen Zellwand ermöglicht, Wurzelhaare zu bilden. Die Härchen sind wesentlich für die Nährstoffversorgung.

Die Wurzeln der meisten Pflanzen sind dicht besetzt mit feinen Härchen, die aus einer einzigen Zelle bestehen. Diese Zellen sind auf die Nährstoffaufnahme spezialisiert und bilden ihre Struktur aus, indem sie sich an der Spitze stetig verlängern. Wie genau dieses Gerüst aus Polysacchariden und Glykoproteinen jedoch wächst, war bislang unklar.

In „Science“ berichtet jetzt ein internationales Forscherteam um José Estevez, dass für den Zusammenbau der wachsenden Zellwand die korrekte O-Glykosylierung von Extensinen maßgeblich ist. Vereinfacht gesagt: Das Anhängen von Zuckermolekülen an bestimmte, stäbchenförmige Glykoproteine muss stimmen. Der Vorgang der Glykosylierung zählt zu den wichtigsten posttranslationalen Veränderungen von Proteinen.

Schon länger ist bekannt, dass Glykosylierungsmuster eine wichtige Rolle in biologischen Signalprozessen spielen. Die Forscher konnten nun für die Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) aufzeigen, dass drei Gene der AtP4H-Familie dafür sorgen, dass das Zellwandgerüst aus Extensinen seine richtige Form erhält und dadurch das Längenwachstum der Wurzelhaare ermöglicht. Schalteten die Forscher eines der Gene aus, erreichten die Wurzelhaare nicht ihre normale Länge und wuchsen im Fall von einem der drei Gene auch langsamer. Steigerten die Forscher hingegen die Produktion der in den drei Genen kodierten Proteine, verdoppelte sich die Länge der Wurzelhaare.

In einer genomweiten Expressionsanalyse fand das Team zudem zwei Glykosyltransferasen, die mit zwei der zuvor identifizierten Proteine koexprimiert werden. Schalteten die Forscher diese Enzyme aus, bildete die Ackerschmalwand ebenfalls verkürzte Wurzelhaare aus. Ähnliches galt für zwei verwandte Enzyme. Die Forscher folgern daraus, dass zunächst die P4H-Proteine die Extensine hydroxylieren und danach die anderen vier Enzyme die Extensine arabinosylieren, also ein Zuckermolekül anhängen, und die Proteine so zu vollwertigen Zellwandbausteinen machen. Die so veränderten Extensine vernetzen sich schließlich und ermöglichen so das Längenwachstum der Zellwand und damit der Zelle.

Das hier beschriebene Prinzip hat Einfluss auf die Architektur einer Pflanze. Dadurch bieten sich Ansätze zu deren gezielter Veränderung. Pflanzen mit einer veränderten Wurzelarchitektur könnten z.B. Nährstoffe oder Wasserreserven des Bodens besser erschließen. Weniger Dünger oder das Wachsen in ariden Gebieten, wären möglich. Da die aufgeklärten molekularen Mechanismen des Zellwandwachstums nicht nur für Wurzelhaare gelten dürften, sondern so oder ähnlich auch in anderen pflanzlichen Zellen ablaufen, hat die Entdeckung eine besondere Bedeutung.

Pflanzliche Zellwände sind die größte erneuerbare Ressource der Erde. Sie dienen ebenso als Ausgangsstoff für Biokraftstoffe wie als Grundlage für andere Formen der Bioenergie und der stofflichen Nutzung von Pflanzen, z.B. in der Chemieindustrie. Forscher versuchen über die Modifikation der Zellwandbausteine einen besseren Aufschluss der Biomasse zu realisieren, so dass z.B. bei der Erzeugung von Biokraftstoffen oder Rohstoffen für die Chemie weniger Energie benötigt wird.

Quelle:

Silvia M. Velasquez, et al. (2011) O-Glycosylated Cell Wall Proteins Are Essential in Root Hair Growth, Science 332 (1401-1403); DOI: 10.1126/science.1206657.

Silvia M. Velasquez | Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de
http://www.pflanzenforschung.de/journal/aktuelles/haarwuchsmittel-fuer-pflanzenwurzeln?piwik_campaign=newsletter

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Julius Kühn-Institut etabliert Forschungszentrum für landwirtschaftliche Fernerkundung (FLF)
22.03.2017 | Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen

nachricht Im Drohnenflug dem Wasser auf der Spur
03.03.2017 | Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten