Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auch bei Pflanzen gilt: Stress ist nicht gleich Stress

20.09.2004


Schwermetalle können bei Pflanzen sehr unterschiedliche Stressreaktionen auslösen. Dieser Nachweis gelang jetzt einem Team des Campus Vienna Biocenter mit Unterstützung des Wissenschaftsfonds FWF. Die unmittelbar vor der Veröffentlichung stehenden Ergebnisse sind eine wichtige Grundlage für das Verständnis, wie Pflanzen mit zunehmenden Schwermetall-Konzentrationen in den Böden fertig werden - und wie diese Fähigkeit nutzbringend eingesetzt werden kann.


Widrige Umweltbedingungen verursachen für Pflanzen enormen Stress. Als sesshafte Lebewesen sind sie diesen Umständen bedingungslos ausgeliefert. Damit sie trotzdem wachsen und gedeihen können, haben sie ein umfassendes Portfolio an Stressreaktionen entwickelt. Wie fein die Pflanzen dabei differenzieren können, belegen die jüngsten Arbeiten von Prof. Heribert Hirt und Dr. Claudia Jonaks Team am Campus Vienna Biocenter.

Schwermetall - leicht unterschieden


In der Natur kommen Schwermetalle in geringen Konzentrationen im Boden vor und stellen so keine Schwierigkeit für Pflanzen dar. Hohe Konzentrationen, wie sie zunehmend durch Umweltbelastungen auftreten, wirken hingegen toxisch. Prof. Hirt und seine KollegInnen verglichen nun erstmals die genauen Reaktionen von Pflanzen auf hohe Konzentrationen verschiedener Schwermetalle. Dazu Prof. Hirt: "Bereits unsere ersten Messungen zeigten, dass die Schwermetalle die Aktivierung von vier verschiedenen Enzymen hervorrufen, die eine ganz zentrale Rolle bei pflanzlichen Stressreaktionen haben. Diese Enzyme sind so genannte MAPKs." MAPKs ist die Abkürzung für "mitogen-activated protein kinases", einer Klasse von molekularen Schaltern, die von zentraler Bedeutung für die Steuerung der Genexpression sind.

Eine interessante Entdeckung machte das Team, als es die Aktivitäten der Enzyme im Detail analysierte. Dabei stellte es fest, dass unterschiedliche Schwermetalle zwar die gleichen vier Enzyme aktivieren, jeweils aber mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. So erfolgte durch Kupfer eine Aktivierung sehr schnell; durch Cadmium aber im Verhältnis dazu deutlich langsamer. "Die Aktivierung einzelner MAPKs durch Kupfer erfolgte bereits nach 5-10 Minuten, während vergleichbare Effekte durch Cadmium erst 20 Minuten später verursacht wurden. Diese Differenz ist zwar für die Fähigkeit der Pflanze, mit dem Stress fertig zu werden, nicht so ausschlaggebend, deutet aber darauf hin, dass unterschiedliche Stressreaktionen stattfinden", erläutert Prof. Hirt die Ergebnisse. Obwohl die genaue Ursache für diese Zeitdifferenz noch unbekannt ist, hat Prof. Hirt bereits eine Hypothese erstellt, die er in weiteren Arbeiten testen wird.

Radikaler Sauerstoff stresst

Grundlage dieser Hypothese ist die Tatsache, dass sowohl Kupfer als auch Cadmium zur Produktion von schädlichen Sauerstoffradikalen in der Pflanze führen. Diese Radikale können die MAPKs direkt aktivieren - im Gegensatz zu Schwermetallen. Weiter führt Prof. Hirt aus: "Zu viel Kupfer verursacht die unmittelbare Produktion von Sauerstoffradikalen, während Cadmium erst auf Umwegen zu deren Produktion führt. Die Ursache für diesen Unterschied ist, dass Kupfer in geringen Konzentrationen an verschiedenen lebensnotwendigen Prozessen in der Pflanzenzelle beteiligt ist. Erst durch ein Zuviel an Kupfer entstehen Sauerstoffradikale. Im Gegensatz dazu ist Cadmium aber an keinem uns bekannten Stoffwechselprozess beteiligt. Seine Schädlichkeit beruht auf der Verdrängung anderer stoffwechselaktiver Metalle, ohne deren Funktion zu übernehmen. Das führt in der Folge zwar auch zur Produktion von Sauerstoffradikalen, doch dauert dieser indirekte Vorgang einfach länger." Aber Prof. Hirt merkt auch an, dass die durch Schwermetalle provozierte Aktivierung von MAPKs auch durch andere Stoffe als Sauerstoffradikale verursacht werden könnte. Weitere Experimente werden nun diese Vorgänge genau klären.

Ein besseres Verständnis der Pflanzenreaktionen auf hohe Schwermetallkonzentrationen kann mittelfristig wichtige Bedeutung für unsere Umwelt haben. Zum einen mag es so möglich werden, Pflanzen zu züchten, die eine bessere Überlebenschance auf Böden haben, die mit Schwermetallen belastet sind. Noch attraktiver sind aber die Möglichkeiten der so genannten Phytoremediation - einer Technik, bei der Pflanzen die Schwermetalle aus dem Boden binden und auf diese Weise belastete Böden langsam wieder säubern.

| PR&D, Wien
Weitere Informationen:
http://www.fwf.ac.at

Weitere Berichte zu: Cadmium Enzym MAPKs Schwermetall Stress Stressreaktion

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen
20.02.2017 | Universität zu Lübeck

nachricht Zellstoffwechsel begünstigt Tumorwachstum
20.02.2017 | Veterinärmedizinische Universität Wien

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: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Welt der keramischen Werkstoffe - 4. März 2017

20.02.2017 | Veranstaltungen

Schwerstverletzungen verstehen und heilen

20.02.2017 | Veranstaltungen

ANIM in Wien mit 1.330 Teilnehmern gestartet

17.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Innovative Antikörper für die Tumortherapie

20.02.2017 | Medizin Gesundheit

Multikristalline Siliciumsolarzelle mit 21,9 % Wirkungsgrad – Weltrekord zurück am Fraunhofer ISE

20.02.2017 | Energie und Elektrotechnik

Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen

20.02.2017 | Biowissenschaften Chemie