Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Blüte im richtigen Alter

31.05.2013
Alpen-Gänsekresse blüht nur, wenn sie das richtige Alter hat und zuvor Kälte ausgesetzt war
Mehrjährige Pflanzen blühen erst ab einem gewissen Alter und nachdem sie der Kälte ausgesetzt waren. Beides verhindert, dass sie schon im Winter Blüten ansetzen. George Coupland und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln haben jetzt herausgefunden, dass die Alpen-Gänsekresse ihr Alter über die Menge einer kurzen Ribonukleinsäure bestimmt.

Mehrjährige Pflanzen müssen wegen der vielen vor ihnen liegenden Blühperioden mit ihren Kräften haushalten. Sie blühen nicht, wenn sie noch zu jung und zu schmächtig sind. Sie schmücken nicht sämtliche Seitentriebe mit einem reichhaltigen Flor. Sie blühen nicht zur Unzeit und wachsen nach der Blüte weiter. Den Winter umgehen sie, indem sie erst nach der Kälteperiode Blütenknospen ansetzen. Diese Abhängigkeit von einem Kältereiz wird als Vernalisation bezeichnet.
George Coupland, Sara Bergonzi, Maria Albani sowie weitere Kollegen vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung haben nun die molekularen Signale identifiziert, mit denen die mehrjährige Alpen-Gänsekresse (Arabis alpina) ihr Alter registriert und die Vernalisationskälte erfasst. Erst wenn das richtige Alter erreicht ist und die Kälte eingewirkt hat, kann die Blütenbildung beginnen.

Ihr Alter misst die Alpen-Gänsekresse über die Konzentration einer kurzen Ribonukleinsäure, die als miR156 bezeichnet wird. Diese rein regulatorisch wirkende Nukleinsäure funktioniert wie eine Sanduhr. So wie die Körner einer Sanduhr verrinnen und die verstrichene Zeit angeben, nimmt die Konzentration der Ribonukleinsäure in der Alpen-Gänsekresse von Woche zu Woche ab und gibt dadurch Auskunft über deren Alter. Erreicht die Ribonukleinsäure einen Tiefpunkt, ist die Pflanze alt genug für die Blütenbildung und empfänglich für den Kältereiz.

„Unter normalen Bedingungen ist dieser Punkt fünf bis sechs Wochen nach dem Auskeimen erreicht“, sagt George Coupland. „Wir können das Blühen und die Wirkung der Vernalisation allein dadurch verschieben, dass wir die miR156-Konzentration manipulieren“ Produziert die Alpen-Gänsekresse wegen eines gentechnischen Tricks besonders viel miR156, blüht sie nicht zur üblichen Zeit. Der durch die Überproduktion vorhandene Überschuss an miR156 sitzt wie ein Bremsklotz auf einer Gruppe von Proteinen, die die Blütenbildung induzieren.
Wird wegen eines gentechnischen Tricks weniger miR156 als üblich gebildet, verkürzt sich die Zeit bis zur Blütenbildung. Die Alpen-Gänsekresse ist schon drei Wochen nach dem Auskeinem für den Kältereiz empfänglich und blüht danach auch. Normalerweise ist sie in diesem Alter noch zu jung dafür. Die Ribonukleinsäure ist folglich der wichtigste Taktgeber bei der Blütenbildung der Alpen-Gänsekresse. Erst wenn sie ihren Tiefpunkt erreicht hat, greift die Vernalisation.

Die einjährige Modelpflanze Arabidopsis thaliana verwendet die Ribonukleinsäure weniger verbindlich. Bei sehr guten Wetterverhältnissen blüht sie auch in Anwesenheit einer größeren miR156-Menge. Nur bei dauerhaft schlechtem Wetter verlässt sie sich auf ihr Alter und wartet mit der Blütenbildung bis die Ribonukleinsäure ihren Tiefpunkt erreicht hat. „Dadurch wird sichergestellt, dass Arabidopsis auch in einem grauen und kalten Sommer blüht“, erklärt Coupland. Als einjährige Pflanze muss sie alles auf eine Karte setzen und so schnell wie möglich zu einer verschwenderischen Blütenpracht gelangen und Samen bilden. Die Konzentration von miR156 wird bei günstigen Umweltbedingungen einfach übersteuert. Mehrjährige Pflanzen halten sich dagegen strikt an Alter und Vernalisation.

Mit miR156 lässt sich auch erklären, warum bei der Alpen-Gänsekresse nicht alle Seitentreibe gleichzeitig blühen. Die Verzweigungen entstehen nach und nach und sind deshalb nicht alle genauso alt wie der Hauptspross, der zuerst blüht. Die miR156-Konzentration muss in jedem einzelnen Seitenspross einen Tiefpunkt erreichen, damit er für den Kältereiz empfänglich wird und eine Blüte bildet. Diese Altersstaffelung sorgt dafür, dass jedes Jahr einige Sprossachsen blühen und andere erst nach dem Winter in der nächsten Saison blühen werden.

Wie registriert die Alpen-Gänsekresse nun den Kältereiz? Auch dieser Frage sind Coupland und seine Kollegen nachgegangen. Sie konnten zeigen, dass miR156 damit nichts zu tun hat. Die Einwirkung der Kälte führt dazu, dass ein anderes Protein mit Bremswirkung auf die Blütenbildung von der Bildfläche verschwindet. Dieses Protein trägt den kryptischen Namen PEP1. Es blockiert ein wichtiges Blüh-Gen. Erst wenn PEP1 in der Kälte des Winters zerfallen ist, kann dieses Gen abgelesen werden.

Was ist der praktische Nutzen dieser Forschung? „Wir können die Konzentration an miR156 so manipulieren, dass Pflanzen schneller blühen. Das könnte die Züchtung beschleunigen“, sagt Coupland. „Zum Beispiel die Züchtung neuer Kohlsorten, etwa Blumenkohl, Weißkohl oder Grünkohl. Auch diese Kreuzblütengewächse durchlaufen eine lange Phase der Juvenilität.“
Originalpublikation:
Sara Bergonzi, Maria C Albani, Emiel Ver Loren van Themaat, Karl JV Nordström, Rhenhou Wang, Kobinian Schneeberger, Perry D. Moerland und George Coupland
Mechanisms of age-dependent response to winter temperature in perennial flowering of Arabis alpina
Science, 31. May 2013; 340: 1094-1097

Ansprechpartner:
Prof. Dr. George Coupland
Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung, Köln
Telefon: +49 221 5062-205
E-Mail: coupland@­mpipz.mpg.de

Dr Harald Rösch | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.­mpipz.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise