Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pappel-Protein soll Holzqualität aufpeppen

27.12.2005


Würzburger Forscher in der Dezember-Ausgabe von "Planta":


Kalium-Kanäle kommen im Pappelholz unter anderem in denjenigen Strahlzellen vor, die direkt an ein Holzgefäß angrenzen. Sie befinden sich hier ausschließlich an der Zellseite, die dem Gefäß zugewandt ist. In A wurden die Kanäle durch fluoreszierende Antikörper gelb markiert; B zeigt eine normale Mikroskopaufnahme. Bild: Matthias Arend u.a.



Pappeln gehören zu den schnell wachsenden Gehölzen: Sie können in nur einem Jahr ganze vier Meter höher werden. An diesen Bäumen erforschen Würzburger Wissenschaftler das Wachstum des Holzes - und haben dabei auch eine Vision, die für die Holzwirtschaft interessant ist: Möglicherweise lassen sich Pappeln so verändern, dass sie genau so schnell wachsen wie gewohnt, aber wesentlich festeres und somit wertvolleres Holz bilden.



Noch gehört die raschwüchsige Hartholz-Pappel in den Bereich der Zukunftsmusik. Doch die Forscher am Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften der Uni Würzburg haben schon eine klare Vorstellung, wie sich ein solcher Baum vielleicht züchten lässt. Darüber berichten sie mit Kollegen aus München in der jüngsten Ausgabe des Fachjournals "Planta".

Am Lehrstuhl für Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik dreht sich unter der Leitung von Professor Rainer Hedrich im Arbeitskreis von Peter Ache alles um die molekularen Grundlagen des Holzwachstums und um die damit verbundenen Wege zur Verbesserung des Werkstoffs Holz. Erstaunlich: "Diesem Thema hat die Forschung bisher nur wenig Aufmerksamkeit geschenkt", sagen die Pflanzenwissenschaftler.

Es ist also Pionierarbeit, die in Würzburg geleistet wird. Vor zwei Jahren haben Hedrich und Ache mit ihrem Team erstmals beschrieben, dass bestimmte Proteine, die so genannten Kalium-Kanäle, für das Holzwachstum ausschlaggebend sind. Im Normalfall sorgen sie dafür, dass der wichtige Nährstoff Kalium in der Pflanze einem kontrollierten Transport unterliegt.

Die Forscher ließen Pappeln heranwachsen, denen zu wenig Kalium zur Verfügung stand. Daraufhin blieben die Fasern und Gefäße des Holzes sowie die Zone der Holzbildung im Stamm kleiner und kompakter als normal. Dieselben Symptome stellten sich ein, wenn abgeschnittene Äste mit einem Stoff behandelt wurden, der die Kalium-Kanäle blockiert. Somit war klar, dass das Holzwachstum sowohl von Kalium als auch von Kalium-Kanälen abhängt.

Jetzt haben die Wissenschaftler unter den verschiedenen Kalium-Kanälen, die es bei Pflanzen gibt, eine ganz spezielle Sorte gefunden. Diese Kanäle kommen bei der Pappel in den so genannten Strahlzellen des Holzes vor. Dort sorgen sie im Herbst für den Transport des Kaliums in das Holz. Im Verlauf des Holzwachstums sterben die Holzfasern langsam ab. Dieser Prozess wird vermutlich ebenfalls durch die beschriebenen Kanäle gesteuert, indem diese überschüssiges Kalium abgeben. Bei der Pappel findet sich diese Kanalsorte in so großen Mengen, dass den Würzburgern nun eine Premiere gelungen ist: Sie konnten erstmals Kalium-Kanäle im Gewebe eines Baums sichtbar machen - mit Hilfe fluoreszenzmarkierter Antikörper.

Die Kanäle bieten den Ansatzpunkt, um das Holz der Pappel aufzupeppen. "Wenn wir die Bäume genetisch so optimieren können, dass sie diese Kalium-Kanäle in verstärktem Ausmaß produzieren, dann wachsen sie womöglich genau so schnell, liefern aber wegen des früheren Absterbens der Faserzellen feinporigeres, festeres Holz", so die Prognose von Peter Ache. Wirtschaftlich wäre das nicht uninteressant, denn als nachwachsendem Rohstoff und Energieträger könnte Holz in Zukunft mehr Bedeutung erlangen. Weltweit beträgt der jährliche Pro-Kopf-Verbrauch an Holz derzeit etwa 0,66 Kubikmeter, über die Hälfte davon wird als Brennholz genutzt.

In einem Projekt, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziell gefördert wird, wollen Hedrich und Ache nun weitere molekularbiologische, zellbiologische und elektrophysiologische Untersuchungen anstellen. Was geschieht im Verlauf der Holzbildung, wenn sich die Nährstoffversorgung der Pappeln ändert? Was passiert bei zu großer Kälte oder Trockenheit? Welchen Einfluss haben Pflanzenhormone auf die Kanäle in der Phase der Holzbildung? Bei diesen Arbeiten wollen die Forscher aus der Pappel weitere Gene isolieren, die für die Entwicklung der Holz bildenden Zellen wichtig sind.

Weitere Informationen: Dr. Peter Ache, T (0931) 888-6103, Fax (0931) 888-6158, E-Mail: ache@botanik.uni-wuerzburg.de

Matthias Arend, Andrea Stinzing, Christa Wind, Katharina Langer, Andreas Latz, Peter Ache, Jörg Fromm, Rainer Hedrich: "Polar-localised poplar K+ channel capable of controlling electrical properties of wood-forming cells". Planta 223, Dezember 2005, Seiten 140-148. DOI: 10.1007/s00425-005-0122-y

Die Pappel - Modellbaum der Pflanzenwissenschaft

Warum forschen die Würzburger Wissenschaftler ausgerechnet an der Pappel? Dieser Baum ist in den vergangenen Jahren zu dem Modellsystem für Holz bildende Pflanzen schlechthin geworden. Die Pappel hat - für einen Baum - ein relativ kleines Genom, wächst schnell und lässt sich leicht genetisch optimieren. Außerdem wurde ihr Erbgut sequenziert - das Ergebnis liegt seit Herbst 2004 vor.

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Berichte zu: Ache Holzwachstum Kalium Kalium-Kanäle Pappel

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