Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pflanzensamen schützen ihr Erbgut vor Austrocknung

01.12.2011
Wenn Samen der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana reifen, schrumpfen ihre Zellkerne und das Chromatin kondensiert

Die Samen von Pflanzen sind ein besonders biologisches System: Sie ruhen mit einem deutlich reduzierten Stoffwechsel, womit sie harschen Umweltbedingungen lange Zeit widerstehen können. In reifenden Samen beläuft sich der Wassergehalt auf unter zehn Prozent.


Kern eines Pflanzensamens im Ruhestadium (links) und nach dem Keimen (rechts). Im kleineren Kern ist die DNA (blau) dichter gepackt als im größeren Kern (grün: methylierte DNA). © MPI. Pflanzenzüchtungsforschung

Forscher des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln haben nun herausgefunden, dass das Erbgut kompakter wird und die Zellkerne der Samenzellen schrumpfen, wenn die Reifung der Samen beginnt. Dadurch schützen die Samen ihre Erbsubstanz wahrscheinlich vor Austrocknung.

Mit der Entwicklung von ruhenden Samen sind Pflanzen bestens auf wechselnde Umweltbedingungen vorbereitet. So können beispielsweise im Herbst gereifte Samen problemlos den harschen Bedingungen des Winters trotzen. Doch treffen die Samen im Frühjahr auf angenehme äußere Verhältnisse, keimen sie und fahren ihren mit halber Kraft laufenden Stoffwechsel wieder hoch. Bei archäologischen Ausgrabungen wurden sogar Samen gefunden, die einige Tausend Jahre überdauert haben und noch immer gedeihen konnten.

Trockene Samen sind ein Übergangsstadium zwischen Embryo und Keimling. In solchen Phasen müssen die das neue Stadium kontrollierenden Gene aktiviert werden, während Gene für das „alte“ Stadium stillgelegt werden. Die Gene im Zellkern sind von Proteinen umgeben. Dieser Komplex – das Chromatin – kann mehr oder weniger dicht gepackt sein. Der Grad der Kompaktheit reguliert die Aktivität der Gene: je „offener“ das Chromatin, desto besser die Gene abgelesen werden.

Ob der auf Sparflamme laufende Stoffwechsel oder der geringe Wassergehalt von Samen mit Veränderungen des Chromatins einhergehen, war bislang unklar. Das Team um Wim Soppe vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung hat jetzt in Studien mit der Ackerschmalwand gezeigt, dass die Zellkerne während der Samenreifung deutlich schrumpfen und sich dabei auch das Chromatin zusammenknäult. Beide Prozesse kehren sich bei der Keimung um. „Die Größe des Zellkerns ist unabhängig vom Ruhezustand der Samen von Arabidopsis thaliana“, sagt Soppe. Vielmehr ist die Verkleinerung des Zellkerns ein aktiver Prozess, um die Resistenz gegenüber Trockenheit zu erhöhen. Die Kondensation des Chromatins wiederum erfolgt unabhängig von den Veränderungen des Zellkerns.

Durch die Erkenntnisse der Kölner Forscher könnten vielleicht auch andere Organismen vor Austrocknung geschützt werden. Denn die Mechanismen, die die Organisation des Chromatins regulieren, haben sich in der Evolution der Lebewesen kaum geändert.

Ansprechpartner
Wim J.J. Soppe
Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung, Köln
E-Mail: soppe@mpipz.mpg.de
Originalveröffentlichung
Martijn van Zanten, Maria A. Koini, Regina Geyer, Yongxiu Liu, Vittoria Brambilla, Dorothea Bartels, Maarten Koornneef, Paul Fransz, and Wim J. J. Soppe
Seed maturation in Arabidopsis thaliana is characterized by nuclear size reduction and increased chromatin condensation

Online-Veröffentlichung 28. November 2011, doi: 10.1073/pnas.1117726108 PNAS

Wim J.J. Soppe | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/4668150/pflanzensamen_ergbutschutz

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen
22.02.2018 | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

nachricht Rettender Ritter in goldener Rüstung
22.02.2018 | Exzellenzcluster Entzündungsforschung

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: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Sektorenkopplung: Die Energiesysteme wachsen zusammen

22.02.2018 | Seminare Workshops

Die Entschlüsselung der Struktur des Huntingtin Proteins

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics