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 Bakterien aus dem Blut «ziehen»
07.12.2016 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht HIV: Spur führt ins Recycling-System der Zelle
07.12.2016 | Forschungszentrum Jülich

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: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie

Partnerschaft auf Abstand: tiefgekühlte Helium-Moleküle

07.12.2016 | Physik Astronomie

Bakterien aus dem Blut «ziehen»

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie