Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dem verborgenen Liebesleben der Pflanzen auf der Spur

02.12.2005


Kölner Forscher entdecken Signale zwischen dem pflanzlichen Embryo und seinem Nährgewebe


Kernfärbung von keimenden Pollen im Wildtyp (Normalfall) und in der cdc2 Mutante aus Arabidopsis thaliana. Nachdem der Pollen auf der Narbe gelandet ist, wird ein Schlauch ausgebildet (hier im Bild). Das Wachstum des Pollenschlauchs wird vom so genannten vegetativen Kern gesteuert (im Bild etwas größer und diffuser). Der Pollenschlauch liefert dann im Normalfall zwei Spermazellen (helle und kleinere Kerne) zum weiblichen Befruchtungspartner. In der Mutante wird Pollen mit lediglich einer Spermazelle gebildet. Nichts desto trotz kann dieser Pollen keimen (siehe Bild), zum weiblichen Partner wachsen und schließlich sogar eine, aber eben nur genau eine Befruchtung bewirken. Bild: Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung/Arp Schnittger



Pflanzensamen bestehen zu einem großen Teil aus dem Endosperm. Dieses hat die wichtige Aufgabe, den pflanzlichen Embryo in der ersten Zeit seiner Entwicklung zu ernähren. Es ist ein komplizierter Doppel-Befruchtungsmechanismus, aus dem bei den Bedecktsamern oder Blütenpflanzen der Embryo und das Endosperm hervorgehen. Sie entwickeln sich gemeinsam zum reifen Samen. Doch die genauen Prozesse und die Kommunikation zwischen beiden Samenteilen blieben der Wissenschaft bisher größtenteils verborgen. Forscher des Max-Planck-Instituts für Züchtungsforschung und der Universität zu Köln konnten jetzt eine Mutante isolieren, in der nur eine einfache Befruchtung stattfindet. In der neuesten Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Genetics (28. November 2005) beschreiben sie, dass diese einfache Befruchtung, bei der ein Embryo entsteht, auch die Entwicklung des Endosperms auslöst, selbst wenn dieses nicht befruchtet wurde.



Bei den Bedecktsamern sind die Samenanlagen in ein Fruchtblatt-Gehäuse eingeschlossen. Der Pollen landet auf der Narbe der Blüte, bildet einen Pollenschlauch aus, und befruchtet danach mit jeweils einer seiner beiden Spermienzellen die Eizelle, aus der der Embryo hervorgeht, und die Zentralzelle, aus der das Nährgewebe erwächst. Diese doppelte Befruchtung ist das Markenzeichen aller Blütenpflanzen.

Kölner Wissenschaftler um Arp Schnittger haben eine Mutante der Modellpflanze Arabidopsis thaliana mit verändertem Pollen gefunden, cdc2-Mutante genannt. Durch eine fehlende Zellteilung bilden diese cdc2-Pflanzen Pollen mit nur einer einzigen anstelle von zwei Spermazellen. Die Forscher gingen nun der Frage nach, ob es durch den veränderten Pollen überhaupt zu einer Befruchtung kommen kann. Es stellte sich heraus, dass der mutante Pollen tatsächlich lebensfähig ist und sogar zum weiblichen Partner wachsen kann. Dort angelangt verschmilzt die einzige Spermazelle des cdc2-Pollen immer nur mit der Eizelle und nicht mit der Zentralzelle. Dies zeigt eine bisher noch nicht entdeckte Hierarchie beim Befruchtungsvorgang bei Arabidopsis.

Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler eine weitere erstaunliche Beobachtung machen: Obwohl die Zentralzelle unbefruchtet blieb, begann sich das Nährgewebe zu entwickeln. Die Forscher schlussfolgerten, dass kurz nach der Befruchtung der Eizelle ein positives Signal an die Umgebung abgegeben wird, das für ein normales Wachstum des Endosperms notwendig zu sein scheint. Da durch die cdc2-Mutante der Vorgang der Doppelbefruchtung genetisch zerlegt werden kann, eröffnet diese Mutante bisher ungeahnte Möglichkeiten, um die Entwicklung des Endosperm und des Embryos im Samen zu untersuchen. In den nächsten Monaten wollen die Forscher vor allem herausfinden, wie das Signal genau funktioniert und welche chemische Substanz sich dahinter verbirgt.

"Die Aufklärung des Mechanismus der Doppelbefruchtung bei Blütenpflanzen und die frühe Samenentwicklung sind besonders auch im Kontext der Pflanzenzüchtung interessant", sagt Arp Schnittger. "Denn eine Vermehrung ohne Befruchtung wäre für viele Züchtungen vorteilhaft."

Originalveröffentlichung:

Moritz K Nowack, Paul E Grini, Marc J Jakoby, Marcel Lafos, Csaba Koncz and Arp Schnittger
A positive signal from the fertilization of the egg cell sets off endosperm proliferation in angiosperm embryogenesis
Nature Genetics, Online-Ausgabe, Dezember 2005

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Arp Befruchtung Blütenpflanzen Eizelle Embryo Endosperm Mutante Pollen Zentralzelle

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: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Sensortechnik für E-Auto-Batterien

08.12.2016 | Energie und Elektrotechnik

Entlastung im Güterfernverkehr

08.12.2016 | Verkehr Logistik

Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

08.12.2016 | Physik Astronomie