Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie sich eine Wurzel in ihren eigenen Reparaturbetrieb verwandelt

20.01.2006


Grundlagenforschung zur Regeneration von Pflanzenorganen - Veröffentlichung in "Science"



Nur wenige Tiere können es, aber zahlreiche Pflanzen: Organe, die beschädigt worden sind, aus erwachsenem Gewebe regenerieren. Das macht man sich zum Beispiel bei der Stecklingsvermehrung von Pflanzen zunutze: ein abgetrennter Stängel kann neue Wurzeln und schließlich wieder eine vollständige Pflanze bilden. Was bei der Neuorganisation der Pflanze auf molekularer Ebene in den Zellen und Geweben passiert, ist bisher weitgehend unerforscht. Eine Forschergruppe der niederländischen Universität Utrecht hat in Zusammenarbeit mit den Tübinger Wissenschaftlern Michael Sauer und Dr. Jirí Friml vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen der Universität Tübingen untersucht, was in den Zellen einer Pflanzenwurzel bei der Regeneration passiert. Ihre Studie haben die Wissenschaftler nun in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht (Science, 20. Januar 2006, Seiten 385-388. Jian Xu, Hugo Hofhuis, Renze Heidstra, Michael Sauer, Jirí Friml, Ben Scheres: "A molecular framework for plant regeneration").

... mehr zu:
»Gewebe »Wurzel »Wurzelspitze


Für ihre Untersuchungen haben die Forscher die Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) gewählt, da schon viele Einzelheiten ihrer Molekularbiologie bekannt sind. Bei der normalen Entwicklung der Pflanze verlängert sich die Wurzel durch Wachstum an der Spitze. Ganz nah an der Wurzelspitze liegt innen eine Gruppe von Stammzellen, Meristem genannt, die sich kaum spezialisiert haben, aber teilungsfähig bleiben. Sie können bei Bedarf neue Zellen bilden, die sich dann für verschiedene Aufgaben in der Wurzel wie die Bildung von Wasserleitgefäßen oder Wurzelhaaren differenzieren können. Das Meristem produziert auch die Zellen der Wurzelhaube, die das empfindliche Gewebe in der Wurzelspitze wie eine Kappe umgibt. An den Vorgängen des Wachstums und der Differenzierung ist das Pflanzenhormon Auxin beteiligt, das die Arbeitsgruppe von Jirí Friml eingehend erforscht, sowie eine ganze Reihe von Transkriptionsfaktoren, die in einem komplizierten Zusammenspiel bei der Spezialisierung der Zellen in verschiedene Typen in die Aktivierung und Hemmung der Gene eingreifen.

In Experimenten haben die Forscher Wurzelspitzen von Ackerschmalwand-Pflanzen durch Laserstrahlen beschädigt und beobachtet, wie der Organismus die Reparatur organisiert. Sie haben dabei das Meristem und damit genau den Bereich der Wurzelspitze zerstört, der sonst dafür Sorge trägt, dass die Wurzel ständig weiter wachsen kann. Mit speziellen Markern für das Hormon Auxin und die verschiedenen Transkriptionsfaktoren haben die Wissenschaftler in Echtzeit verfolgt, wann welche Vorgänge angestoßen werden. Danach vermuten die Wissenschaftler, dass die Reparatur in Gang kommt, sobald der Auxinfluss durch eine Beschädigung der Zellen unterbrochen wird. Denn die Verteilung des Auxins innerhalb der Gewebe bestimmt das Schicksal der einzelnen Zellen. Schon wenige Stunden nach der Beschädigung im Experiment hat sich das Auxinmaximum in Zelllagen dicht oberhalb der beschädigten Stelle verlagert. Als Antwort auf die neue Auxinverteilung treten verschiedene Transkriptionsfaktoren in Aktion, die eine ähnliche Situation herstellen, wie sie in der beginnenden Wurzel des Pflanzenembryos herrscht. Dabei werden bereits spezialisierte Zellen, die eigentlich zu Wasserleitgefäßen werden sollten, in embryonale Zellen zurückverwandelt. Nach und nach wird ein Meristem regeneriert, dessen Stammzellen in der Lage sind, eine neue Wurzelhaube zu bilden. Die Zellen der Wurzelhaube können die Forscher im Mikroskop an typischen eingelagerten Stärkekörnchen erkennen. Erst wenn die Zellen ihre neuen Aufgaben übernommen haben und die Wurzelspitze als System regeneriert ist, wird auch das Auxin über seine verschiedenen Transportproteine in den Zellmembranen wieder in seine normale Verteilung dirigiert.

Dass sich in diesem Regenerationsprozess bereits differenzierte Zellen in wieder flexibel reagierende embryonale Zellen zurückverwandeln, ist eine besondere Fähigkeit von Pflanzen. Inwieweit man die Vorgänge auch auf Tiere oder Menschen übertragen kann, bei denen man heute versucht, durch die Gewinnung von individuellen Stammzellen kranke Gewebe oder Organe zu ersetzen, ist ein wichtiges Thema für weitere Forschungen.

Nähere Informationen:

Dr. Jirí Friml, Tel. 0 70 71/2 97 88 89, E-Mail jiri.friml@zmbp.uni-tuebingen.de
Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP)
Auf der Morgenstelle 3
72076 Tübingen
Fax 0 70 71/29 32 87

Michael Seifert | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de/

Weitere Berichte zu: Gewebe Wurzel Wurzelspitze

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit Dolchstössen gegen Amöben
18.08.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Mutter-Gen aktiv - Vater-Gen stillgelegt
18.08.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

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

„Wolkenmacher“: Wie Unternehmen Vertrauen aufbauen

18.08.2017 | Unternehmensmeldung

Beschichtung lässt Muscheln abrutschen

18.08.2017 | Materialwissenschaften

Fettleber produziert Eiweiße, die andere Organe schädigen können

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie