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 Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie