Neue Wege bei der Lichtwahrnehmung von Pflanzen entdeckt

Pflanzenphysiologen der Universität Gießen haben eine Entdeckung gemacht, die unsere Vorstellungen von der Lichtwahrnehmung von Pflanzen ändern könnte. Pflanzen passen sich ihrer Lichtumgebung an, da Licht das wichtigste Umweltsignal für sie ist – vor allem weil sie es zum Leben brauchen.

Diese Anpassung ist jedoch nicht durch die Photosynthese selber reguliert, sondern durch spezielle Lichtrezeptor-Moleküle. Dazu gehören Phytochrom und Phototropin, die jeweils rotes und blaues Licht wahrnehmen. Während Phototropine für die Wahrnehmung der Lichtrichtung in höheren Pflanzen verantwortlich sind, regulieren Phytochrome die meisten Entwicklungsvorgänge, wie beispielsweise die Keimung, Sprossstreckung und Blütenbildung.

Dementsprechend werden sehr viele Gene durch Phytochrome gesteuert, so dass in den meisten Lehrbüchern Phytochrom lediglich als Regulator von Genen dargestellt wird.

Wenn auch in der Hauptsache richtig, so unterschlägt diese Erklärung jedoch, dass einige Phytochromeffekte zu schnell stattfinden, um durch Genaktivierung und Proteinsynthese umgesetzt zu werden. Auch dass Phytochrome in niederen Pflanzen die Richtung erkennen können kann nicht durch Genregulation erklärt werden.

In einer gerade erschienenen Publikation in der renommierten Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS) berichten Katharina Jaedicke und ihre Kollegen vom Institut für Pflanzenphysiologie der Justus-Liebig-Universität Gießen von ihrer neuen Entdeckung. Sie fanden heraus, dass Phytochrome mit Phototropinen an der Plasmamembran interagieren und damit die Wachstumsrichtung in niederen Pflanzen steuern. Diese Wechselwirkung scheint allerdings auch in der Blütenpflanze Arabidopsis der Fall zu sein und könnte eine Reihe von Versuchsergebnissen erklären.

Die Ausrichtung von Phytochrom an der Membran wurde bereits in den 1960ern durch elegante Experimente vorhergesagt, ein direkter Beweis dafür konnte aber bis zu der Entdeckung der Gießener Pflanzenphysiologen nicht gefunden werden. Die neuen Erkenntnisse können nun genutzt werden, um weitere Experimente zu entwerfen, die diese einmalige Rezeptorinteraktion aufklären und dazu führen, die Lichtwahrnehmung von Pflanzen besser zu verstehen. Dieser fundamentale Prozess ist grundlegend für die Landwirtschaft und letztendlich auch für unsere Ernährung.

Quelle: http://www.pnas.org/content/early/2012/07/03/1120203109.abstract

Kontakt:
Prof. Jon Hughes
Professur für Pflanzenphysiologie
Senckenbergstr. 3
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