Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mehrere Signalwege steuern die Produktion der Blütenpollen

21.01.2011
Bei der Pollenbildung setzen Samenpflanzen auf Überfluss

Pflanzen dürfen die Bildung von Blütenpollen nicht dem Zufall überlassen. Die Modelpflanze Ackerschmalwand benutzt dazu drei zusammenlaufende Signalwege, deren Wirkung zum Teil überlappt. Am höchsten ist die Ausbeute, wenn alle drei Prozesse anspringen. Allerdings reichen auch zwei, um eine annehmbare Menge an Blütenpollen zu bilden.


Die Abbildung zeigt einen aufgehellten Blütenstand einer transgenen Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). In den noch ungeöffneten Blütenknospen sind die Antheren blau gefärbt als Zeichen der Mikro-RNA157d Expression. © Shuping Xing / MPI für Pflanzenzüchtungsforschung

Peter Huijser und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln eröffnen durch eine neue Studie einen faszinierenden Blick auf das reiche Sortiment an Proteinen, mit denen Samenpflanzen die Ausgestaltung der Staubblätter und die Bildung der Blütenpollen vorantreiben. Für Pflanzen gilt eben auch: Wer sich nicht fortpflanzt, geht unter. (The Plant Cell, 21. Dezember 2010)

Blüten sind kein nutzloser Luxus für die Pflanzen, sie enthalten schließlich die männlichen und weiblichen Fortpflanzungsorgane. In den Staubblättern entstehen die männlichen Pollen, im Fruchtknoten der weibliche Eiapparat. Durch die Verschmelzung entsteht ein keimfähiger Embryo, der die Nachkommenschaft garantiert.

Damit die Pflanzen blühen können, ist eine radikale Zäsur während der Entwicklung notwendig. Die Bildung von Blättern wird eingestellt und stattdessen erscheinen nach Geschlechtern getrennte Fortpflanzungsorgane, die Geschlechtszellen mit einfachem Chromosomensatz erzeugen. Für eine optimale Vermehrung müssen gleichzeitig auch die äußeren Einflüsse wie Lichtverhältnisse und Temperatur berücksichtigt werden. Das darf allerdings nicht so weit gehen, dass die Blütenbildung ausgesetzt wird, wenn die Umweltbedingungen nicht optimal sind.

Von den drei Signalwegen, die für die Entstehung der männlichen Fortpflanzungsorgane und Geschlechtszellen genutzt werden, ist einer nicht zu ersetzen. Dieser schon länger bekannte Weg über das SPOROCYTELESS-Gen springt an, sobald das sogenannte AGAMOUS-Protein anzeigt, aus welchen Zellen am Ende der Sprossachse die Staubblätter hervorgehen sollen.

Peter Huijser und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung haben nun gezeigt, dass nur dann funktionstüchtige männliche Fortpflanzungsorgane und Geschlechtszellen entstehen, wenn mindestens einer von zwei weiteren Signalwegen hinzukommt. Zusammen mit dem zentralen und unverzichtbaren Signalweg sorgen sie dafür, dass nicht nur die Pollenbildung im Innern des Staubblatts initiiert wird, sondern auch, dass die richtigen Gewebe und anatomischen Strukturen für die Entwicklung, Reifung und Verbreitung der Pollenkörner entstehen. Ist der zentrale Signalweg mutiert, sind die Blüten unfruchtbar.

Huijser und seine Kollegen haben vor allem Mutationen der beiden anderen Signalwege näher untersucht. Diese führen zu höchst interessanten Unterschieden bei der Fortpflanzungsfähigkeit des frühen und späten Blütenflors. Der eine Weg führt über das sogenannte SPL8-Protein, der andere über mehrere mit SPL8 verwandte Proteine. Letztere unterscheiden sich von SPL8 vor allem dadurch, dass sie durch eine kurze Ribonukleinsäure, die sogenannte Mikro-RNA156, abgeschaltet werden können. Huijser: „Fällt der SPL8-Weg wegen einer Mutation aus, ist die Pflanze weniger fruchtbar. Über den alternativen Signalweg entstehen aber immer noch genügend geschlechtsreife Pollenkörner, um den Fortbestand der Art zu sichern. Allerdings mit einer wichtigen Ausnahme: Die ersten Blüten einer Pflanze mit SPL8-Mutation sind komplett steril. Vermutlich ist der andere Signalweg in der Frühphase des Blühens noch durch eine zu hohe Mikro-RNA156 Konzentration blockiert.

Mit dieser Schlussfolgerung knüpfen die Kölner Wissenschaftler an eine Beobachtung von Detlef Weigel und seinen Kollegen vom MPI für Entwicklungsbiologie in Tübingen an. Weigel hatte gezeigt, dass einer der beiden alternativen Signalwege während des vegetativen Wachstums durch eine hohe Konzentration an Mikro-RNA156 ausgebremst wird. Je älter die Pflanze wird, desto weniger Mikro-RNA156 wird gebildet und desto schwächer wird die Bremswirkung. Sie ist allerdings noch nicht ganz aufgehoben, wenn bereits die ersten Blüten entstehen.

Huijser dazu: „Ihre Fertilität verdanken die ersten Blüten den beiden anderen Signalwegen, also dem SPOROCYTELESS- und SPL8-Weg. Ohne den SPL8-Weg kann die Ackerschmalwand in den ersten Blüten keine reifen Pollenkörner bilden. Erst die späteren Blüten sind fertil, und zwar dann, wenn die Bremswirkung der Mikro-RNA156 vollständig abgeklungen ist und der andere Signalweg angesprungen ist. Das erklärt auch, warum alle drei Signalwege zusammen das beste Ergebnis bei der Produktion der Pollenkörner liefern, zwei aber genügen, um die Fertilität der Pflanze zu sichern."

| Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/1040686/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab
17.01.2017 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

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: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau