Regulierung der Seneszenzprozesse in Pflanzen entschlüsselt

Die Seneszenz beinhaltet den letzten Abschnitt im Leben eines Blattes und umfasst einen streng kontrollierten Abbauprozess vom voll entfalteten Blatt bis zu seinem Tod. Bevor es zum Blättersterben kommt, sichert sich die Pflanze jedoch zuerst alle nützlichen Eiweiße und Mineralstoffen aus den Zellen. Diese werden darauf in den Blüten und Samen gespeichert, womit sie unerlässlich für das Überleben der nächsten Pflanzengeneration werden. Die Genetikerin Ulrike Zentgraf vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen der Universität Tübingen erforscht nun, welches Signal in Pflanzen die Seneszenz auslöst und wie der komplizierte Prozess auf genetischer Ebene reguliert wird.

„Die Forschungen zeigen, dass sich die Seneszenz-Regulation nicht auf einem einzigen Faktor beschränken lässt, sondern dass der Prozess durch ein ganzes Netzwerk von Faktoren ausgelöst wird“, erklärt Zentgraf im pressetext-Interview. So erreicht die Fotosyntheserate im Forschungsmodell bereits nach vier bis sechs Tage nach der vollen Entfaltung des Blatts nur noch die Hälfte des Maximums, und käme somit als möglicher Auslöser der Seneszenz in Frage. Dass das Alter des Blatts jedoch nicht allein bestimmend sein kann, zeigt sich dadurch, dass die Aktivität mancher Gene, deren Genprodukte zum Beispiel für den Proteinabbau oder den Transport von Nährstoffen zuständig sind, mit dem Alter des Blatts zusammenhängt, bei anderen aber mit dem Alter der ganzen Pflanze.

Ein anderes mögliches Signal zur Einleitung der Seneszenz in den Blättern sei eine Spitzenkonzentration von Wasserstoffperoxid, ein zerstörerisches Sauerstoffradikal, welches das Gewebe schwer schädigen kann. Diese Annahme wird dadurch gestutzt, dass der Stängel der Modellpflanze zum Zeitpunkt der Wasserstoffperoxidspitze auswächst. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass eine ganze Reihe von Genen, die während der Seneszenzprozesse angesprochen werden, durch steigende Konzentrationen von Sauerstoffradikalen induziert werden. Sie enthalten Informationen für Abbau- und Transportenzyme sowie mehr als 40 verschiedene Transkriptionsfaktoren, die die Genexpression regeln. Dabei hat die Forscherin auch einen Transkriptionsfaktor namens WRKY53 identifizieren können, der in der Seneszenz-Regulation eine wichtige Rolle spielen muss: Zum Zeitpunkt der Seneszenz steigt die Produktion von WRKY53 in allen Blättern der Rosette.

Zentgraf kann sich vorstellen, dass die Ergebnisse ihrer Studie auch Folgen für die Landwirtschaft haben könnten. „Indem in die Blattalterungsprozesse und die Mobilisierung von Nährstoffen eingegriffen wird, kann beeinflusst werden, wann und wie die Samenentwicklung stattfindet“, so die Genetikerin gegenüber pressetext. Somit könnten etwa die Erträge von Nutzpflanzen gesteigert werden. Auch für die Lagerung von Früchten, Gemüse wie etwa Brokkoli, Schnittblumen oder Getreide könnte es interessant sein, die Alterung der Pflanzenorgane hinauszuzögern.