Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn Pflanzen rot sehen

07.09.2011
Biologische Experimente und mathematische Modellierung zeigen,
wie Pflanzen dunkelrotes Licht wahrnehmen.

Pflanzen können dunkelrotes Licht sehen. Das ist für sie überlebens-wichtig, wenn sie im Schatten anderer Pflanzen gedeihen wollen: Dort ist das Lichtspektrum reich an dunkelrotem Licht, aber besitzt kaum Rot- und Blauanteile. Forscher der Universität Tübingen und der Universität Freiburg haben nun herausgefunden, wie die Wahrnehmung von dunkelrotem Licht bei Pflanzen funktioniert. In der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Cell" präsentieren sie, mit welchen Tricks Pflanzen dabei arbeiten.

Menschen und Tiere haben in Sinneszellen der Retina lichtempfindliche Proteine. Ähnlich besitzen auch Pflanzen Proteine, die Licht wahrnehmen – sogenannte Photorezeptoren. Phytochrome sind pflanzliche Photorezeptoren, die am besten durch Rotlicht aktiviert werden und deshalb ideal geeignet sind, den Rot-Anteil im Lichtspektrum wahr-zunehmen. Interessanterweise haben Pflanzen für die Wahrnehmung von dunkelrotem Licht keinen neuen Photorezeptor entwickelt, sondern verwenden ebenfalls ein Phytochrom, obwohl dieses aufgrund seiner photophysikalischen Eigenschaften eigentlich nur schlecht dafür geeignet ist. Dieses Problem war seit langem bekannt, konnte bisher aber nicht gelöst werden.

Die Forscher konnten nun zeigen, wie Pflanzen mit Hilfe von Phytochrom A, einem bestimmten Phytochrom, dunkelrotes Licht wahrnehmen. Die Arbeitsgruppen von Dr. Andreas Hiltbrunner vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP) der Universität Tübingen und Prof. Eberhard Schäfer vom Institut für Biologie II der Universität Freiburg konnten schon früher nachweisen, dass Phytochrom A bei der Wahrnehmung von dunkelrotem Licht aus dem Cytosol - dem Bereich außerhalb des Zellkerns - in den Zellkern transportiert wird, und dass dafür sogenannte Transporthelferproteine benötigt werden. In der neuen Arbeit konnte nun die Tübinger Arbeitsgruppe um Dr. Hiltbrunner zeigen, dass diese Transporthelferproteine Phytochrom A im Cytosol binden, dieses in den Zellkern bringen und sich dort wieder von diesem lösen, bevor sie selber wieder ins Cytosol zurückkehren.

Die Arbeitsgruppe konnte auch nachweisen, dass eine leicht veränderte Variante von Phytochrom A, die permanent an die Transporthelferproteine bindet, kaum in den Zellkern transportiert wird und die Wahrnehmung von dunkelrotem Licht fast vollständig blockiert. Der Grund dafür ist, dass die veränderte Variante von Phytochrom A den Zyklus von Bindung an die Transporthelferproteine im Cytosol und Loslösen von diesen im Kern stört. Dr. Julia Rausenberger aus der Arbeitsgruppe von Dr. Christian Fleck vom Zentrum für Biosystemanalyse der Universität Freiburg konnte mit mathematischen Modellen bestätigen, dass genau dieser Transportzyklus wichtig ist für die Funktion von Phytochrom A. Mit Hilfe von Computersimulationen hat sie eine Million Kombinationen von Reaktionskonstanten überprüft und gefunden, dass die Bindung von Phytochrom A an die Transporthelferproteine im Cytosol und die Loslösung von diesen im Zellkern dafür verantwortlich sind, dass Phytochrom A unter anderem optimal als Photorezeptor für dunkelrotes Licht funktioniert. Die mathematische Analyse vereinfachter Reaktionsmodelle identifizierte weitere Schlüsselkomponenten, die für die Wirksamkeit von Phytochrom A in dunkelrotem Licht wichtig sind, und die von Dr. Hiltbrunners Arbeitsgruppe auch experimentell in der Pflanze nachgewiesen werden konnten.

Titel der Originalveröffentlichung:
Rausenberger J, Tscheuschler A, Nordmeier W, Wüst F, Timmer J, Schäfer E, Fleck C, Hiltbrunner A (2011) Photoconversion and nuclear trafficking cycles determine phytochrome A's response profile to far-red light. Cell 146, 813-825.
Kontakt:
Dr. Andreas Hiltbrunner
Universität Tübingen
Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen
Tel. +49 7071 29-73230
andreas.hiltbrunner@zmbp.uni-tuebingen.de
Dr. Christian Fleck
Universität Freiburg
Zentrum für Biosystemanalyse
Tel. +40 761 203-97198
Christian.fleck@fdm.uni-freiburg.de

Michael Seifert | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Was läuft schief beim Noonan-Syndrom? – Grundlagen der neuronalen Fehlfunktion entdeckt
16.10.2017 | Leibniz-Institut für Neurobiologie

nachricht Keimfreie Bruteier: Neue Alternative zum gängigen Formaldehyd
16.10.2017 | Technische Universität Graz

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: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Im Focus: Smart sensors for efficient processes

Material defects in end products can quickly result in failures in many areas of industry, and have a massive impact on the safe use of their products. This is why, in the field of quality assurance, intelligent, nondestructive sensor systems play a key role. They allow testing components and parts in a rapid and cost-efficient manner without destroying the actual product or changing its surface. Experts from the Fraunhofer IZFP in Saarbrücken will be presenting two exhibits at the Blechexpo in Stuttgart from 7–10 November 2017 that allow fast, reliable, and automated characterization of materials and detection of defects (Hall 5, Booth 5306).

When quality testing uses time-consuming destructive test methods, it can result in enormous costs due to damaging or destroying the products. And given that...

Im Focus: Cold molecules on collision course

Using a new cooling technique MPQ scientists succeed at observing collisions in a dense beam of cold and slow dipolar molecules.

How do chemical reactions proceed at extremely low temperatures? The answer requires the investigation of molecular samples that are cold, dense, and slow at...

Im Focus: Kalte Moleküle auf Kollisionskurs

Mit einer neuen Kühlmethode gelingt Wissenschaftlern am MPQ die Beobachtung von Stößen in einem dichten Strahl aus kalten und langsamen dipolaren Molekülen.

Wie verlaufen chemische Reaktionen bei extrem tiefen Temperaturen? Um diese Frage zu beantworten, benötigt man molekulare Proben, die gleichzeitig kalt, dicht...

Im Focus: Astronomen entdecken ungewöhnliche spindelförmige Galaxien

Galaxien als majestätische, rotierende Sternscheiben? Nicht bei den spindelförmigen Galaxien, die von Athanasia Tsatsi (Max-Planck-Institut für Astronomie) und ihren Kollegen untersucht wurden. Mit Hilfe der CALIFA-Umfrage fanden die Astronomen heraus, dass diese schlanken Galaxien, die sich um ihre Längsachse drehen, weitaus häufiger sind als bisher angenommen. Mit den neuen Daten konnten die Astronomen außerdem ein Modell dafür entwickeln, wie die spindelförmigen Galaxien aus einer speziellen Art von Verschmelzung zweier Spiralgalaxien entstehen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Wenn die meisten Menschen an Galaxien denken, dürften sie an majestätische Spiralgalaxien wie die unserer Heimatgalaxie denken, der Milchstraße: Milliarden von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

bionection 2017 erstmals in Thüringen: Biotech-Spitzenforschung trifft in Jena auf Weltmarktführer

13.10.2017 | Veranstaltungen

Tagung „Energieeffiziente Abluftreinigung“ zeigt, wie man durch Luftreinhaltemaßnahmen profitieren kann

13.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle

16.10.2017 | Physik Astronomie

Was läuft schief beim Noonan-Syndrom? – Grundlagen der neuronalen Fehlfunktion entdeckt

16.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Gewebe mit Hilfe von Stammzellen regenerieren

16.10.2017 | Förderungen Preise