Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eine neue Rolle für Vitamin B6 in Pflanzen

09.02.2016

Vitamin B6 ist an vielen Abläufen im Leben einer Zelle beteiligt. Als sogenannte Vitamere existiert es in verschiedenen natürlichen Formen. Wissenschaftler der Universität Genf und kooperierender Einrichtungen haben nun eine unerwartete Rolle dieses Mikronährstoffs für den Stickstoffmetabolismus entdeckt. Demnach informiert ein B6 Vitamer die Pflanze über ihren Ammoniumgehalt, eine Stickstoffverbindung, die z.B. für die Biosynthese von Proteinen notwendig ist. Zukünftig könnte Vitamin B6 dazu eingesetzt werden, den Stickstoffgehalt von Pflanzen zu bestimmen und den übermäßigen Gebrauch von Düngern verhindern. Ihre Ergebnisse haben die Forscher im Fachjournal The Plant Cell veröffentlicht.

Vitamin B6 existiert als sogenannte Vitamere in sechs verschiedenen Formen. Es wird von Pflanzen, Bakterien und Pilzen produziert, nicht aber von Tieren. Für alle lebenden Organismen ist es wesentlich, da es an zahlreichen zellulären Abläufen beteiligt ist.


Junge Arabidopsis Pflanzen: wild (oben) und mit Mangel an PDX3 (unten).

Teresa Fitzpatrick, UNIGE

Es ist jedoch nicht bekannt, warum Organismen mehrere Vitamere haben und ob ihre Balance (Homöostase) von Bedeutung ist. Bei Pflanzen können die Vitamere durch verschiedene spezielle Pfade produziert werden. „Wir studieren diese Stoffwechselwege, um ihren Beitrag zur zellulären Vitamin B6 Homöostase und zu Wachstum und Entwicklung zu bestimmen“, erklärt Teresa Fitzpatrick, Professorin in der Abteilung für Botanik und Pflanzenbiologie der naturwissenschaftlichen Fakultät von UNIGE.

Gemeinsam mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam und der Universität Düsseldorf untersuchten die Wissenschaflter eine Version der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand), bei der das Enzym PDX3 fehlt. Überraschenderweise waren diese Pflanzen stark eingeschränkt in ihrem Wachstum und ihrer Entwicklung.

„Da Pflanzen, denen es an PDX3 mangelt, ein PMP genanntes Vitamer nicht umwandeln können, sammelt sich dieses in der Zelle an. Obwohl wir vermuteten, dass der hohe Gehalt an PMP eventuell die Ursache für die beobachteten Anomalien war, wussten wir zunächst nicht, welcher Mechanismus dem zugrunde liegt“, sagt Maite Colinas, Mitglied des Genfer Teams und Erstautorin der Studie.

Eine unerwartete Entdeckung lieferte die Antwort: die beobachteten Wachstumsanomalien wurden komplett aufgehoben, wenn die Pflanzen mit Ammonium versorgt wurden. „In den meisten natürlichen Böden ist Nitrat die Stickstoff-Hauptquelle für Pflanzen, da dort normalerweise nur sehr wenig Ammonium vorkommt.

Pflanzen müssen daher Nitrat aufnehmen und es in Ammonium umwandeln, das dann wiederum für die Biosynthese von Proteinen genutzt werden kann, um das Wachstum zu fördern“, bemerkt Teresa Fitzpatrick. Die Untersuchung der Biologen zeigt, dass ein hoher Gehalt von PMP in den PDX3-mangelnden Pflanzen die Umwandlung von Nitrat zu Ammonium beeinträchtigt, wodurch ein Ammoniumdefizit entsteht, das dann ein zu eingeschränktem Wachstum und Entwicklung führt.

Da eine Verbindung zwischen Stickstoff und Vitamin B6 Metabolismus bisher noch nicht beobachtet worden war, untersuchten die Biologen auch die potentiellen Interaktionen zwischen diesen beiden Prozessen in natürlichen Wildtyp-Pflanzen: dabei beobachteten sie in der Tat eine beträchtliche Ansammlung des PMP Vitamers bei Pflanzen, die mit Ammonium versorgt wurden.

„Wenn die Pflanze genug Ammonium erhalten hat, wird eine weitere Umwandlung von Nitrat verhindert, was sowohl die Verschwendung von Energie als auch die potentielle Toxizität begrenzt, die entstehen kann, wenn zu viel gemacht wird. Der Gehalt von PMP informiert die Pflanze daher wahrscheinlich über ihren Ammoniumstatus“, berichtet Maite Colinas.

Obwohl es allgemein bekannt ist, dass Pflanzen Stickstoff aus Nitrat oder Ammonium produzieren, um ihre Bedürfnisse zu stillen, war den Wissenschaftlern nicht klar, wie Pflanzen den Gehalt oder den Anteil dieser Verbindungen wahrnehmen. Nun haben die Forscher einen unerwarteten Mitspieler in diesem Prozess entdeckt: das Vitamer PMP.

Die Gruppe untersucht derzeit, ob der Stickstoffmetabolismus direkt von PMP kontrolliert wird oder indirekt über andere Verbindungen. In Zukunft könnte das Vitamin B6 dazu benutzt werden, den Gehalt verschiedener Formen von Stickstoff wie Nitrat oder Ammonium bei Pflanzen zu bestimmen. Dadurch könnte eventuell eine übermäßige Verwendung von Stickstoff enthaltenden Düngern verhindert werden, die schädliche Einflüsse auf die Umwelt haben.

Weitere Informationen:

http://www.unige.ch/ - Université de Genève

Dipl. Ing. agr. Ursula Ross-Stitt | Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie
Weitere Informationen:
http://www.mpimp-golm.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Salmonellen als Medikament gegen Tumore
23.10.2017 | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

nachricht Add-ons: Was Computerprogramme und Proteine gemeinsam haben
23.10.2017 | Universität Regensburg

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: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

23.10.2017 | Geowissenschaften

Neues Sensorsystem sorgt für sichere Ernte

23.10.2017 | Informationstechnologie

Salmonellen als Medikament gegen Tumore

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie