Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie im Embryo von Pflanzen oben und unten festgelegt wird

13.11.2003


Tübinger Entwicklungsgenetiker veröffentlichen Forschungsergebnisse in "Nature"


Wie bei Mensch und Tier wird auch bei Pflanzen während der Entwicklung des Embryos aus einer befruchteten Eizelle die Hauptkörperachse festgelegt. Bei Tieren verbindet diese Achse Kopf und Hinterende, bei Pflanzen Spross und Wurzel. Für manche Tiere wie z.B. Drosophila weiß man seit langem, wie die Achse entsteht (u.a. durch Untersuchungen von Christiane Nüsslein-Volhard), für Pflanzen gab es bis vor kurzem keine klaren Vorstellungen darüber. Man kannte Signalmoleküle bei Pflanzen, darunter das Wachstumshormon Auxin, das gerichtet in der Pflanze transportiert wird und an verschiedenen Wachstumsvorgängen beteiligt ist. Auch gab es Hinweise darauf, dass Auxin in Embryonen vorkommen könnte. Jedoch war bislang seine Rolle bei der Embryoentwicklung ungeklärt.

Tübinger Biologen um Prof. Gerd Jürgens und Dr. Jiri Friml vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen der Universität Tübingen haben nun herausgefunden, wie die Hauptkörperachse im jungen Embryo festgelegt wird und welche Rolle Auxin dabei spielt. Ihre Forschungsergebnisse, die gemeinsam mit Wissenschaftlern von der Universität Leiden, Niederlande, und vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen gewonnen wurden, werden in der heutigen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature (Band 426, Heft 6963) veröffentlicht.


Wenn die befruchtete Eizelle sich teilt, entstehen eine kleine obere Zelle und eine große untere Zelle. Schon in diesem frühen Entwicklungsstadium konnten die Forscher festellen, dass sich Auxin in der oberen Zelle ansammelt. Hier bewirkt Auxin, dass der zukünftige "Kopf" der Pflanze festgelegt wird. Wenn sich die obere Zelle mehrere Male geteilt hat, muss am unteren Ende des kugelförmigen Embryos die zukünftige Wurzel entstehen. Zu diesem Zeitpunkt sammelt sich Auxin am unteren Ende und gibt damit das Signal für die Wurzelbildung. Damit ist die Spross-Wurzel-Achse im Embryo festgelegt.

Wodurch sammelt sich Auxin nun ganz früh in der kleinen oberen Zelle an und später am unteren Ende des Embryos? Ein erster Hinweis darauf, dass ein gerichteter Transport von Auxin daran beteiligt ist, ergab sich aus bestimmten Mutanten, die Probleme haben, die Achse im Embryo zu bilden. Diese "gnom" Mutanten können ein bestimmtes Protein nicht bilden, das für die polare Ansammlung eines Auxin-Transporters in der äußeren Zellmembran benötigt wird. Der Auxin-Transporter wechselt dauernd zwischen internen Abteilen in der Zelle und der äußeren Zellmembran. Anfang dieses Jahres konnten die Tübinger Biologen nachweisen, dass das GNOM Protein nicht nur für das Zurückführen des Auxin-Transporters zur äußeren Zellmembran, sondern auch für den gerichteten Transport von Auxin notwendig ist (veröffentlicht in der Fachzeitschrift Cell (Band 112, Heft 2).

In der jetzigen Arbeit wurde nachgewiesen, dass die Hemmung des Auxin-Transports im jungen Embryo Störungen bei der Achsenbildung wie in den "gnom" Mutanten verursacht. Wird der Transport ganz früh gehemmt, sammelt sich Auxin in der unteren Zelle an und gelangt nicht in die kleine obere Zelle. Später führt die Hemmung dazu, dass Auxin sich am oberen Ende des Embryos ansammelt, anstatt an das untere Ende zu gelangen. Es gibt also zwei Auxin-Flüsse während der Achsenbildung im Embryo: früh von unten nach oben, später von oben nach unten. Damit sind die Enden der Achse festgelegt. Zusätzlich wurde ein neuer Auxin-Transporter identifiziert, der den frühen Transport von unten nach oben vermittelt. Er ist dafür genau richtig positioniert in der äußeren Zellmembran der größeren unteren Zelle an der Grenze zur kleinen oberen Zelle. Die neuen Befunde zeigen erstmals, wie im jungen Pflanzenembryo die Hauptkörperachse entsteht. Sie machen auch deutlich, dass der Mechanismus ganz anders ist als bei Tieren. Das ist nicht weiter verwunderlich, da Pflanzen und Tiere schon früh in der Evolution getrennt aus einzelligen Lebewesen hervorgegangen sind.

Die Arbeitsgruppen von Prof. Gerd Jürgens und Dr. Jiri Friml zielen mit ihren Forschungen an der Modellpflanze der Genetiker, der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), darauf ab, grundsätzliche Mechanismen in der Entwicklung von Pflanzen aufzuklären.

Nähere Informationen:

ZMBP, Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen
Entwicklungsgenetik
Auf der Morgenstelle 3, 72076 Tübingen
Prof. Gerd Jürgens, Tel. 07071-29-78887
Dr. Jiri Friml, Tel. 07071-29-78889

Michael Seifert | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de

Weitere Berichte zu: ACHSE Auxin Auxin-Transporter Embryo Zelle Zellmembran

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie