Neue Erkenntnisse zum CO2-Transport in Pflanzen

Forschungsergebnisse des Instituts für Botanik der Technischen Universität Darmstadt im Online-Dienst von „Nature“ publiziert

Das renommierte amerikanische Wissenschaftsmagazin „Nature“ hat jetzt in seinem Online-Dienst AOP (Advance Online Publication) die Forschungsergebnisse von Prof. Dr. Ralf Kaldenhoff vom Institut für Botanik der TU Darmstadt und seiner Partner an der Universität in Turin/Italien zum Transport von CO2 in Pflanzen am Beispiel des Tabak unter dem Titel „The tobacco aquaporin NtAQP1 is a membrane CO2 transporter with physiological functions“ veröffentlicht .

CO2 ist die Grundlage des pflanzlichen Stoffwechsels und wird durch die Leistungen der Photosynthese zu Zucker reduziert. Da unsere Nahrung auf dieses als Zucker fixierte CO2 zurückgeht, ist es die Grundlage unseres Lebens. Nur aus dem Zusammenspiel zwischen CO2-Abgabe durch Tiere oder Verbrennungsprozesse und der Aufnahme von CO2 durch die Pflanzen ist ein Kreislauf des Gases gewährleistet.

Die Forschungsarbeiten der Arbeitsgruppe am Institut für Botanik der TU Darmstadt um Professor Dr. Ralf Kaldenhoff haben gezeigt, dass die Aufnahme von CO2 in die Pflanze nicht, wie immer angenommen wurde, ausschließlich durch die Zellmembran erfolgt. Die Pflanze besitzt spezielle Proteine, so genannte Aquaporine, die in ähnlicher Form in allen Lebewesen vorhanden sind und die Durchlässigkeit für CO2 stark erhöhen. Die Untersuchungen konnten zeigen, dass die Umwandlung von CO2 in Zucker durch das Vorhandensein dieser Proteine gefördert wird. Pflanzen, die, bedingt durch Anwendung von gentechnischen Methoden, sehr geringe Konzentrationen eines bestimmten Aquaporins besitzen, haben niedrige CO2-Aufnahme- und Photosynthese-Raten. Pflanzen mit hohem Gehalt des Aquaporins weisen dagegen hohe Werte auf und im Endergebnis wachsen die Blätter dieser Pflanzen drei- bis viermal so schnell wie die von Pflanzen mit normalem Aquaporingehalt.

Mit diesen Ergebnissen konnten Professor Kaldenhoff und seine Mitarbeiter zudem einen aktuellen Streit der Wissenschaft beilegen, bei dem es darum ging, ob diese CO2-Durchlässigkeit überhaupt von Bedeutung sei. Die Forschergruppe kommt zu dem Schluss, dass immer, wenn geringe CO2-Konzentrationsunter-schiede vorliegen – wie es z.B. zwischen dem Inneren einer pflanzlichen Zelle und der Atmosphäre der Fall ist – diese Aquaporine eine wichtige Rolle bei dem CO2-Transport spielen. Die Ergebnisse sind deshalb nicht nur für das Verständnis des CO2-Kreislaufs in unserer Atmosphäre wichtig, sondern tragen auch dazu bei, CO2 abhängige Prozesse in Tier und Pflanze besser zu verstehen.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Ralf Kaldenhoff
Institut für Botanik der TU Darmstadt
Tel. 06151 – 16 4816
E-mail kaldenhoff@bio.tu-darmstadt.de