Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pflanzliche Hormone als Unkrautvernichtungsmittel

03.04.2012
Wissenschaftler haben den Syntheseweg entschlüsselt, mit dem Pflanzen das Strigolakton-ähnliche Hormon Carlakton herstellen. Die neuen Erkenntnisse könnten dabei helfen, Carlakton zukünftig synthetisch zu produzieren, um parasitische Unkräuter zu bekämpfen.

Strigolaktone sind Pflanzenhormone, die auf unterschiedliche Weise die Erträge und die Gesundheit von Pflanzen beeinflussen. Zum einen wirken sie als Hemmstoffe, die ein unkontrolliertes Austreiben von Seitenzweigen verhindern. Darüber hinaus übernehmen Strigolaktone unterirdisch die Funktion von Lockstoffen, mit denen Pflanzen symbiontische Bodenpilze anlocken, die den Pflanzen wichtige Nährstoffe liefern.

Gleichzeitig lösen die Hormone jedoch auch die Keimung in den Samen schädlicher Unkräuter aus. Das sogenannte Hexenkraut Striga hermonthica beispielsweise führt in Afrika regelmäßigen zu Ernteverlusten von über 60 Prozent. Mit unterirdischen Saugorganen dringt es in die Wurzeln von Mais, Hirse und anderen Nutzpflanzen ein und entzieht ihnen Nährstoffe und Wasser.

Aufgrund ihrer Bedeutung für die Fitness von Kulturpflanzen nahmen Wissenschaftler die Biosynthese der Strigolaktone genauer unter die Lupe. Demnach stellen Pflanzen die Hormone aus β-Carotinoiden her, den pflanzlichen Pigmenten, die vielen Früchten und Blättern eine gelbe bis rötliche Farbe verleihen. Zu dieser Erkenntnis gelangten die Forscher, indem sie die Aktivität und Strukturen der beteiligten Enzyme und Zwischenprodukte des -Carotinod Syntheseweges mittels Massenspektrometrie analysierten. Dieser Syntheseweg spielt auch in Tieren eine wichtige Rolle, die auf diese Weise die Zwischenformen des Vitamin A aus pflanzlichen Pigmenten herstellen. Ein entscheidender Schritt für die Strigolakton-Synthese, so zeigte die Studie, ist eine strukturelle Umwandlung der Carotinoid-Moleküle von einer Trans- in eine sogenannte Cis-Struktur. Trans- und Cis-Moleküle bestehen zwar aus der gleichen chemischen Zusammensetzung, unterscheiden sich jedoch in der räumlichen Symmetrie und können ganz unterschiedliche Wirkungen entfalten. In den 60er Jahren führte beispielsweise eine Veränderungen in der Symmetrie des Wirkstoffes Thalidomid im Schlafmittel Contergan zu Fehlgeburten und Missbildungen bei Neugeborenen.

Durch weitere Spaltungs- und Oxidationsschritte nimmt das Cis-β-Carotin schließlich die charakteristische Struktur der Strigolaktone an, die aus vier Lactone-Ringen besteht. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler auch die Synthese des Signalmoleküls Carlakton machweisen, bei dem es sich vermutlich um eine Vorstufe der Strigolaktone handelt. Wie die Strigolaktone hemmte auch Carlakton die Verzweigung der Sprossachse und löste eine Keimung von Striga hermonthica Unkrautsamen aus. Entgegen früherer Behauptungen scheint der dritte Lactone-Ring, der im Carlakton-Molekül fehlt, jedoch nicht notwendig zu sein, um Unkrautsamen zum Keimen zu bringen.

Diese neuen Erkenntnisse sollen jetzt auch dem Pflanzenschutz zugute kommen. Aufgrund der vergleichsweise einfachen Struktur, so hoffen die Forscher, ließen sich möglicherweise synthetische Carlakton-Analoge herstellen, mit denen Bauern die Unkrautsamen bereits vor der Getreidesaat zum Keimen bringen. Ein Problem des Hexenkrauts Striga hermonthica ist die hohe Anzahl von Samen, die bis zu 20 Jahre in den Böden überdauern können. Mit dem Auslösen dieser „Suicidal Germination“ ohne ihren Wirt, würden die Unkräuter gewissermaßen in den Selbstmord getrieben.

Quellen:
A. Alder et al. (2012): The Path from beta-Carotene to Carlactone, a Strigolactone-Like Plant Hormone. In: Science. Online Publikation, März 2012, DOI: 10.1126/science.1218094

| Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Proteine entdecken, zählen, katalogisieren
28.06.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chemisches Profil von Ameisen passt sich bei Selektionsdruck rasch an
28.06.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive