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 Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | 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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie