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 Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen
23.05.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Mikro-Lieferservice für Dünger
23.05.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen

23.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CAST-Projekt setzt Dunkler Materie neue Grenzen

23.05.2017 | Physik Astronomie