Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Pflanzen ihre Abwehrkräfte stärken

12.06.2013
Biologen der Universität Bielefeld entdecken Wirkmechanismus

Nicht nur Menschen, auch Pflanzen leiden unter Stress. Lichtüberschuss, Wassermangel, Hitze und Schädlinge sind Beispiele von Umweltfaktoren, die oft zeitgleich auf Pflanzen einwirken, ihre Fitness beeinträchtigen und den landwirtschaftlichen Ertrag verringern.

Pflanzen erkennen diese Umweltfaktoren und starten Reaktionsprogramme, um zu überleben und ihre Fitness zurückzugewinnen. Kontrolliert werden diese Programme von Pflanzenhormonen. Nun haben die Bielefelder Biologen Professor Dr. Karl-Josef Dietz und Dr. Andrea Viehhauser innerhalb eines internationalen Forschungsprojekts einen bislang unbekannten Mechanismus entdeckt:

Sie konnten nachweisen, wie Pflanzen nach Verwundung und unter ungünstigen Umweltbedingungen ihre Abwehrkraft mithilfe des Pflanzenhormons Oxophytodiensäure stärken. Die Befunde wurden am 4. Juni in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America“ veröffentlicht.

Oxophytodiensäure ist die Vorstufe des Pflanzenhormons Jasmonsäure. Bereits seit Anfang der Achtzigerjahre ist bekannt, dass Jasmonsäure, der Grundstoff des Jasmindufts, Abwehrreaktionen nach Verwundung und gegen Fressfeinde steuert. Und seit 1993 wurde vermutet, dass Oxophytodiensäure ebenfalls derartige Signale aussendet. Diesen Verdacht konnten Dietz und Viehhauser nun bestätigen und den molekularen Mechanismus aufklären: Oxophytodiensäure bindet in den Chloroplasten, dem Ort der Photosynthese, an das Protein Cyclophilin 20-3 und fördert den Aufbau von Antioxidantien.
Die Antioxidantien aktivieren in diesem Fall die Abwehrgene im Zellkern und steigern so die Widerstandskräfte der Pflanze. Die Entdeckung ermöglicht innovative Ansätze zur Erhöhung der Toleranz von Pflanzen gegenüber Umweltstress. Dadurch könnten beispielsweise Ernteerträge von Pflanzen gesteigert werden. Karl-Josef Dietz und Andrea Viehhauser, beide tätig am Lehrstuhl für Biochemie und Physiologie der Pflanzen der Universität Bielefeld, beschäftigen sich seit etwa sechs Jahren mit diesem Thema.

„Interessant ist, dass Oxophytodiensäure an die Proteinklasse der Cyclophiline bindet. Denn in der Biologie waren Cyclophiline bislang vor allem in einem anderen Kontext bekannt“, sagt Professor Dietz. „Ursprünglich waren sie im menschlichen Organismus gefunden worden, wo sie unter anderem an Abstoßungsreaktionen nach Organtransplantationen beteiligt sind.“ Das menschliche Cyclophilin A und das pflanzliche Cyclophilin 20-3 sind verwandt und haben ähnliche Wirkmechanismen. Der neue Befund ist aber ein Beispiel dafür, wie unterschiedlich die Funktionen zweier verwandter Proteine sein können: Während das pflanzliche Protein in Verbindung mit dem Pflanzenhormon für die Abwehrkräfte der Pflanze förderlich ist, hat das menschliche Protein eine nach Organtransplantationen und bei der Tumorentwicklung unerwünschte Wirkung.

Originalveröffentlichung:
Sang-Wook Park, Wei Li, Andrea Viehhauser, Bin He, Soonok Kim, Anders K. Nilsson, Mats X. Andersson, Joshua D. Kittle, Madana M. R. Ambavaram, Sheng Luan, Alan R. Esker, Dorothea Tholl, Daniela Cimini, Mats Ellerström, Gitta Coaker, Thomas K. Mitchell, Andy Pereira, Karl-Josef Dietz, Christopher B. Lawrence, „Cyclophilin 20-3 relays a 12-oxo-phytodienoic acid signal during stress responsive regulation of cellular redox homeostasis”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110: 9559-9564, 4. Juni 2013: http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1218872110

Kontakt:
Prof. Dr. Karl-Josef Dietz, Universität Bielefeld
Fakultät für Biologie
Telefon: 0521 106-5589
E-Mail: karl-josef.dietz@uni-bielefeld.de

Ingo Lohuis | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bielefeld.de
http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1218872110

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie