Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Silberbaumgewächse sind Phosphat-Sparmeister

06.12.2013
Die australische Pflanzenfamilie wirtschaftet mit dem Nährstoff äußerst effizient

Pflanzen auf den ausgelaugten Böden Westaustraliens haben eine besondere Strategie entwickelt, um mit dem Mangel an Phosphor zurechtzukommen.


Die Proteaceae sind Phosphormangel gewöhnt. Ihr effizienter Umgang mit Phosphor könnte für die Optimierung von Nutzpflanzen interessant sein.

© MPI f. molekulare Pflanzenphysiologie

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für molekulare Pflanzenphysiologie in Golm bei Potsdam haben gemeinsam mit Kollegen von der University of Western Australia, Perth, herausgefunden, dass Silberbaumgewächse aus der Familie der Protaceae besonders bei der RNA der Ribosomen (rRNA) den Rotstift ansetzen. Die Proteinfabriken der Zelle beanspruchen nämlich den meisten Phosphor. Dadurch sparen sie gleichzeitig Phosphor und Wasser. Da die weltweiten Phosphorreserven rasant zur Neige gehen, könnten die Strategien der Proteaceae für die züchterische Optimierung von Nutzpflanzen interessant sein.

Als Pflanze in Westaustralien muss man hart im Nehmen sein. Es ist drückend heiß, regnet nur äußerst selten und Phosphor in Form von Phosphat sucht man im Boden vergeblich. Dabei ist dieses Element überlebenswichtig. Es heftet sich an Zucker und Proteine, ist Bestandteil von Erbsubstanz, Zellmembran und auch der Energiewährung ATP. Herrscht Phosphormangel, erlahmt die Fotosynthese und die Pflanzen wachsen kaum.

Doch nicht so bei einigen Pflanzen aus der Familie der Silberbaumgewächsen. „Diese Pflanzen wachsen auf Böden, die hundert Mal weniger Phosphat enthalten als ungedüngte Böden in Europa“, erklärt Mark Stitt, einer der Autoren der Studie. Das liegt einerseits an ihren Wurzeln, die äußerlich an Toilettenbürsten erinnern und mit ihren feinen Härchen jedes Phosphoratom aus dem Boden saugen. Außerdem sind die Pflanzen besonders sorgsam mit dem wenigen verfügbaren Phosphor.

Sie sparen hauptsächlich an den Nukleinsäuren, die 30 bis 50 Prozent des gesamten Phosphors der Zelle auf sich vereinen. Besonders bei der ribosomalen RNA, einem Baustein der Proteinfabriken, wird der Rotstift angesetzt. Die Modellpflanze Arabidopsis thaliana besitzt im Vergleich mit den Proteaceae zwei bis vier Mal mehr Ribosomen in ihren ausgewachsenen Blättern, bei jungen Blättern sind es sogar 10 bis 40 Mal so viele. Weniger Ribosomen produzieren weniger Proteine und Enzyme und somit wächst die Pflanze zwar langsamer, zeigt aber keine Symptome von Phosphormangel. Nur ein Zuviel könnte ihnen gefährlich werden.

„Die Pflanzen lassen sich zu Tode düngen, denn sie können die Aufnahme von Phosphat nicht stoppen“, erklärt Mark Stitt. Andere Pflanzen machen bei Überdüngung einfach die Schotten dicht. „Bisher wissen wir nicht, warum die auf Phosphormangel spezialisierten Proteaceae das nicht mehr können.“ Vermutlich sind sie einfach noch nie in so eine Situation gekommen, denn die Böden Westaustraliens sehr alt und verwittert und weder Vulkanausbrüche noch Menschen oder Tiere haben in der Vergangenheit Phosphat hinzugefügt.

Auch bei der Ausbildung neuer Blätter gehen die Pflanzen extrem ökonomisch vor. Anstatt gleichzeitig in das Wachstum und die Ausbildung der Fotosynthese-Apparate zu investieren, was eine Unmenge an Ribosomen und somit Phosphor binden würde, kümmern sie sich zuerst um die Ausbildung des Blattes, später um die Herstellung des grünen Chlorophylls.

Als nächstes wollen die Forscher herausfinden, ob der Mensch die Strategien der Proteaceae zur effizienteren Phosphornutzung auch bei Nutzpflanzen einsetzen könnte oder ob nachteilige Eigenschaften wie zum Beispiel ein geringerer Ertrag damit verbunden sind.

Phosphor kommt auf der Erde sehr selten vor, und die Vorkommen konzentrieren sich auf sehr kleine geografische Gebiete: In Marokko und der Westsahara lagern knapp 75 Prozent des gesamten Phosphorgesteins, weiter 15 Prozent verteilen sich auf China, Algerien, Syrien, Südafrika und Jordanien.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Mark Stitt
Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie, Potsdam-Golm
Telefon: +49 331 567-8100
Fax: +49 331 567-8101
E-Mail:mstitt@mpimp-golm.mpg.de
Claudia Steinert
Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie, Potsdam-Golm
Telefon: +49 331 567-8275
Fax: +49 331 567-8408
E-Mail:Steinert@mpimp-golm.mpg.de
Originalpublikation
Ronan Sulpice, Hirofumi Ishihara, Armin Schlereth, Gregory R. Cawthray, Beatrice Encke, Patrick Giavalisco, Alexander Ivakov, Stéphanie Arrivault, Ricarda Jost, Nicole Krohn, John Kuo, Etienne Laliberté, Stuart J. Pearse, John A. Raven, Wolf-Rüdiger Scheible, François Teste, Erik J. Veneklaas, Mark Stitt, Hans Lambers
Low levels of ribosomal RNA partly account for the very high photosynthetic phosphorus-use efficiency of Proteaceae species

Plant Cell Environment, Online Pub DOI: 10.1111/pce.12240.

Prof. Dr. Mark Stitt | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/7647641/protaceae_phosphatmangel

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab
17.01.2017 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

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: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

12V, 48V, high-voltage – trends in E/E automotive architecture

10.01.2017 | Event News

2nd Conference on Non-Textual Information on 10 and 11 May 2017 in Hannover

09.01.2017 | Event News

Nothing will happen without batteries making it happen!

05.01.2017 | Event News

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau