Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pflanzenwachstum: Teamwork zweier Hormone nötig

17.08.2015

Es gibt zwei wachstumsfördernde Stoffgruppen in Pflanzen, die unabhängig voneinander bei Kulturpflanzen eingesetzt werden: Die Phytohormone Gibberelline und die Brassinosteroide. Nun haben Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) entschlüsselt, dass die beiden im Duett agieren – ohne Brassinosteroide stellt eine Pflanze keine Gibberelline her.

Für ihre aktuellen Untersuchungen hat eine Forschungsgruppe der Technischen Universität München, unterstützt durch Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München und der TU Braunschweig unter der Leitung von TUM-Professorin Brigitte Poppenberger die Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) genutzt.


Wuchsdefekte der Modellpflanze Ackerschmalwand, die durch fehlende Steroidhormonwirkung ausgelöst werden (links), konnten durch Wiederherstellen der Gibberellinproduktion behoben werden (rechts).

Brigitte Poppenberger / Technische Universität München

Sie wollten die molekularen Mechanismen der Wirkweise der Brassinosteroide untersuchen. Obwohl klar beschrieben wurde, wie Brassinosteroide in Pflanzen entstehen und ihre Signale übermittelt werden, blieb bislang unklar, wie der Prozess der Wachstumsförderung in Gang kommt.

Was passiert, wenn das pflanzliche Steroid beschädigt ist?

Die Wissenschaftler verwendeten genetisch veränderte Pflanzen, die Defekte in der Wirkungsweise der Brassinosteroide aufwiesen. Sie stellten dabei fest, dass in diesen Pflanzen weniger Gibberelline produziert wurden. Dadurch war die Keimfähigkeit reduziert, das Wachstum gehemmt und die Blüte verzögert. „Die Brassinosteroide sind folglich für die Produktion von Gibberellinen notwendig, was von hoher Relevanz für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen ist“, sagt Poppenberger, Professorin für das Fachgebiet Biotechnologie gartenbaulicher Kulturen.

Die Wissenschaftler konnten belegen, dass für diesen Mechanismus sogenannte Transkriptionsfaktoren verantwortlich sind. Das sind Proteine, die Gene regulieren. Sie werden durch Brassinosteroide aktiviert und schieben dann die Gibberellinherstellung an. „Damit haben wir einen molekularen Mechanismus aufgeklärt, der in Pflanzen Zellstreckung und -teilung ermöglicht“, schlussfolgert die Leiterin der Forschungsgruppe.

Zwergwüchsige Sorten wie beispielsweise Balkonsorten von gängigen Gemüsearten wie Tomaten oder Gurken, aber auch Getreidesorten wurden gezielt auf Schäden im Brassinosteroid-Stoffwechsel selektiert, sagt Poppenberger. „Wir verstehen nun, dass durch diese Defekte eine eingeschränkte Wirkweise der Gibberelline hervorgerufen wird. Das führt etwa bei Gerste zu kürzeren Halmen mit besserer Standfestigkeit und höheren Erträgen“, erklärt Poppenberger.

Diese kleinwüchsigen Sorten werden Halbzwergsorten genannt. Bereits in den 50er- und 60er-Jahren wurden sie gezüchtet als die Ertragssteigerung oberstes Ziel war. Der Nobelpreisträger Norman Borlaug, auch bekannt als Vater der grünen Revolution, züchtete Weizen und Reis mit kürzeren Halmen. Gepaart mit intensivierter Kulturtechnik steigerten sich die Erträge um das Fünffache, was viele Hungersnöte in Mexiko, später auch China verhinderte.

Brassinosteroide – Schlüssel zum Pflanzenwachstum

Während Gibberelline im Gartenbau schon seit mehreren Jahrzehnten eingesetzt werden, zum Beispiel um größere Früchte zu produzieren oder kernlose Früchte wie Trauben oder Mandarinen zu erhalten, sind Brassinosteroide bisher im Gartenbau kaum angewandt worden. Es wäre zu kostspielig. Nur in der Pflanzenzüchtung wurden die Brassinosteroiddefekte bereits genutzt wie bei Gerste beschrieben. „Diese Forschungsergebnisse sind daher ein wichtiger Schritt, um besser zu verstehen, wie pflanzliche Steroide wirken“, sagt Brigitte Poppenberger, „und ihr Potenzial für Züchtung und Produktion von Kulturpflanzen nutzbar zu machen.“

Publikation:
Unterholzner, S.J., Rozhon, W., Papacek, M., Ciomas, J., Lange, T., Kugler, K.G., Mayer, K.F., Sieberer, T. and Poppenberger, B. (2015). Brassinosteroids are master regulators of gibberellin biosynthesis in Arabidopsis.
DOI: 10.1105/tpc.15.00433
www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.15.00433

Kontakt:
Prof. Dr. Brigitte Poppenberger
Technische Universität München
Fachgebiet Biotechnologie gartenbaulicher Kulturen
Tel.: +49 8161 71-2401
brigitte.poppenberger@wzw.tum.de
  www.bgk.wzw.tum.de

Weitere Informationen:

http://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/32570 - Diese Pressemeldung im Web
http://www.tum.de/die-tum/aktuelles - Pressemeldungen der TU München

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Event News

Invitation to the upcoming "Current Topics in Bioinformatics: Big Data in Genomics and Medicine"

13.04.2018 | Event News

Unique scope of UV LED technologies and applications presented in Berlin: ICULTA-2018

12.04.2018 | Event News

IWOLIA: A conference bringing together German Industrie 4.0 and French Industrie du Futur

09.04.2018 | Event News

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

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

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