Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Pflanzen die Kurve kriegen

15.02.2002


Pflanzenforscher am Kölner Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung konnten vor kurzem jenes Protein identifizieren, das den Transport eines wichtigen Pflanzenwuchsstoffes reguliert. Die Ergebnisse sind in der neuesten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature vom 15.2.2002 publiziert. Bei dem Pflanzenwuchsstoff handelt es sich um das Hormon Auxin, das die durch Licht und Schwerkraft ausgelösten Krümmungsbewegungen von Pflanzen kontrolliert. Für die Verteilung des Hormons im Gewebe sind spezielle Transportmoleküle verantwortlich. In Kooperation mit Wissenschaftlern aus Tübingen, Konstanz und Torun in Polen konnten Klaus Palme und seine Mitarbeiter nachweisen, dass sich Pflanzen nur dann krümmen, wenn Auxin in bestimmten Regionen angehäuft wird. Für diese ungleiche Verteilung des Wuchsstoffs im Gewebe sorgt das so genannte PIN3 Protein.

Licht und Schwerkraft legen die Wuchsrichtung von Pflanzen fest. Aufgrund dieser physikalischen Signale bilden und verteilen sich in der Pflanze Botenstoffe. Ein zentraler Botenstoffe ist das Pflanzenhormon Auxin. Es wird lichtabhängig zunächst in der Spitze des Pflanzenkeimlings gebildet und anschließend in die Wurzel transportiert. Auxin sorgt zum Beispiel dafür, dass sich ein junger Pflanzenspross streckt, also in die Höhe wächst. Außerdem regt es das Wurzelwachstum, die Differenzierung von Zellen und die Verzweigung des Gewebes an. Wie Auxin im Innern der Pflanze verteilt wird, haben die Wissenschaftler bisher nur ungenügend verstanden. Sie wissen aber, dass das Hormon passiv in die Zellen hinein strömt und aktiv wieder hinaus befördert wird.

"Abb. 1: Vergleich eines normalen Pflanzensprösslings mit dem einer PIN3 Mutante. Im Schwerefeld, das von links wirkt, krümmt sich die Mutante nur sehr schwach" "Foto: Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung"

Vor einigen Monaten konnte die Gruppe um Klaus Palme mehrere Komponenten eines spezielles Transportsystems aufspüren, das den gerichteten Längstransport von Auxin ermöglicht. Identifiziert wurden gleich mehrere Gene, die für die Bildung spezieller Auxin-Transporter verantwortlich sind. Diese Proteine sorgen dafür, dass der Wuchsstoff von oben nach unten im Pflanzenspross verteilt wird und sich auf diese Weise schließlich in der Wurzelspitze anreichert. Darüber hinaus gab es Hinweise, dass Auxin auch die Krümmungsbewegungen von Pflanzen kontrolliert: Blockiert man nämlich den Transport des Hormons, so können sich Pflanzensprösslinge nicht mehr zum Licht hin krümmen bzw. der Schwerkraft entgegen wachsen.

Der Nachweis, wie Auxin bzw. sein Transport für die Krümmung verantwortlich ist, gelang nun in den Labors der Max-Planck-Wissenschaftler bei Versuchen mit der Pflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand). Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass Auxin in sich krümmenden Pflanzengeweben ungleich verteilt vorliegt. Außerdem konnten sie PIN3 als jenes Protein identifizieren, das den Transport des Wuchsstoffes seitlich aus den Zellen heraus kontrolliert. Untersucht wurden Pflanzen, denen das für die Bildung von PIN3 verantwortliche Gen fehlte. Im Vergleich zu normalen Keimlingen krümmt sich der Spross deutlich schlechter zum Licht bzw. die Wurzel zur Schwerkraft hin, wenn diese Reize seitlich einwirken (Abb. 1). Zudem ist die Auxin-Anreicherung bei den PIN3 Mutanten gestört - der Botenstoff bleibt gleichmäßig über das Gewebe verteilt.

"Abb. 2: PIN3 Färbung in gravitationsempfindlichen Zellen aus der Wurzelspitze. Wirkt die Schwerkraft von unten, ist PIN3 gleichmäßig an den Zellrändern verteilt. Wirkt sie seitlich, verlagert sich das Protein seitlich in Richtung des Reizes. "
"Foto: Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung"

Mit Immunfluoreszenzmethoden spürten die Wissenschaftler dem PIN3 Protein im Sprossgewebe und in Zellen der Wurzelspitze nach, die Richtung und Stärke der Schwerkraft wahrnehmen. In den schwerkraftempfindlichen Zellen der Wurzelspitze ist der Auxin-Transporter, wenn die Schwerkraft normal von unten einwirkt, gleichmäßig an den Rändern verteilt. Wirkt die Schwerkraft nicht von unten, sondern seitlich ein, verlagern sich die PIN3 Proteine in Richtung des Schwerereizes (Abb. 2).

Auf das PIN3 Gen waren die Kölner Forscher durch Sequenzvergleiche mit den bereits zuvor von ihnen entdeckten Transporter-Genen gestoßen, die den Transport von Auxin aus der Zelle regulieren und als PIN Proteine bezeichnet werden. Der Name PIN (pin, engl. Nadel) leitet sich von einer speziellen Pflanze ab, bei der die Spitze nadelförmig weiter wächst, ohne dass die Pflanze Seitensprosse bildet. Ursache war auch hier die Mutation eines Gens, das für die Bildung eines Auxin-Transportproteins verantwortlich ist.

Mit den neuesten Untersuchungen zu PIN3 konnte die Gruppe um Klaus Palme eine wichtige Frage des Pflanzenwachstums beantworten. Weitere Untersuchungen zielen nun darauf ab, sowohl den molekularen Mechanismus des PIN-Protein vermittelten Auxintransports zu entschlüsseln als auch die Wirkungsweise des Auxins als "gestaltgebende" Substanz genauer zu verstehen.

Dr. Bernd Wirsing | Presseinformation
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/

Weitere Berichte zu: Auxin Gen Gewebe Hormon PIN3 Pflanze Protein Schwerkraft Wurzelspitze

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wenn Elektronen Walzer tanzen
20.02.2018 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Forscherteam identifiziert eine neue Klasse von Biokatalysatoren im Abbau mariner Kohlenhydrate
20.02.2018 | Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald

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: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

Von Bitcoins bis zur Genomchirurgie

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zukunft wird gedruckt

19.02.2018 | Architektur Bauwesen

Fraunhofer HHI präsentiert neueste VR- und 5G-Technologien auf dem Mobile World Congress

19.02.2018 | Messenachrichten

Stabile Gashydrate lösen Hangrutschung aus

19.02.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics