Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Symbiose - Wachstumshelfer für Wurzelknöllchen

13.02.2014
Um Symbiose mit Stickstoff-fixierenden Bakterien einzugehen, programmieren Pflanzen ihre Wurzelzellen um. LMU Forscher beschreiben einen Proteinkomplex, der Calciumsignale dekodiert und ausreicht, symbiontische Wurzelorgane wachsen zu lassen.

In fast allen Ökosystemen wird das Pflanzenwachstum durch Stickstoffmangel begrenzt. Symbiosen mit Bakterien, die atmosphärischen Stickstoff fixieren und in pflanzenverfügbares Ammonium umwandeln können, sind deshalb von großer landwirtschaftlicher Bedeutung. Leguminosen beherbergen ihre bakteriellen Symbionten in speziellen Organen, den sogenannten Wurzelknöllchen.

„Nach der Wahrnehmung der Symbionten kommt es innerhalb von Minuten zu pulsierenden Schwankungen der Calciumkonzentration im Zellkern der Wurzelzelle. Diese Signale werden für die völlige Neuprogrammierung der Wurzelzellen und Ausbildung von Wurzelknöllchen verantwortlich gemacht“, sagt der LMU-Genetiker Martin Parniske, dessen Team es nun gelang, ein entscheidendes Protein zu identifizieren, das mithilft, diese Calciumsignale zu interpretieren und in adäquate Genaktivierung zu übersetzen.

Spontane Knöllchenbildung auch ohne Bakterienkontakt

„Wir konnten nachweisen, dass das Protein CYCLOPS, dessen Funktion bisher rätselhaft war, an der Umsteuerung der Entwicklung entscheidend beteiligt ist“, sagt Parniske. CYCLOPS ist die ausführende Komponente eines Proteinkomplexes, der das Calcium-Signal dekodiert und als Konsequenz symbioserelevante Gene aktiviert. Der Komplex enthält ein weiteres Enzym, das durch Calcium aktiviert wird, und seinerseits CYCLOPS phosphoryliert, das heißt mit Phosphatgruppen ausstattet. In dieser Form bindet CYCLOPS direkt an die DNA und aktiviert dort spezifisch die Gene, die für die Ausbildung von Wurzelknöllchen verantwortlich sind.

„ CYCLOPS war aufgrund seiner Sequenz nicht als Transkriptionsfaktor erkennbar, er repräsentiert also eine neue Klasse dieser Proteine“, sagt Parniske. Weitere Untersuchungen zeigten, dass CYCLOPS die Ausbildung von Wurzelknöllchen sogar spontan anstößt, wenn seine Phosphorylierung durch eine chemische Modifikation nur vorgetäuscht wird – also kein Bakterienkontakt stattgefunden hat. „Diese wichtige Entdeckung weist CYCLOPS eine Schlüsselposition im symbiontischen Entwicklungsprogramm zu“, betont Parniske. „Damit wird CYCLOPS ein wichtiges Werkzeug für Ansätze in der synthetischen Biologie, um die Knöllchensymbiose auf Pflanzen zu übertragen, die ursprünglich keinen Stickstoff fixieren können, wie etwa Getreide oder andere wirtschaftlich wichtige Pflanzen“. Da die Produktion von Stickstoffdüngern in erheblichem Umfang Energie und damit fossile Brennstoffe verbraucht, wäre dies auch von großem Interesse für eine nachhaltigere Landwirtschaft.

(Cell Host Microbe 2014) göd

Publikation:
CYCLOPS, A DNA-Binding Transcriptional Activator, Orchestrates Symbiotic Root Nodule Development
Cell Host Microbe 2014
Sylvia Singh, Katja Katzer, Jayne Lambert, Marion Cerri, and Martin Parniske
http://dx.doi.org/10.1016/j.chom.2014.01.011
Kontakt:
Prof. Martin Parniske
Biozentrum der LMU
Institut für Genetik
Telefon: +49 (0)89 / 2180-74700
Fax: +49 (0)89 / 2180-74702
E-Mail: parniske@lmu.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.lmu.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns
24.04.2018 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Nano-Ampel zeigt Risiko an
24.04.2018 | Universität Duisburg-Essen

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: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

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

Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns

24.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Bestrahlungserfolg bei Hirntumoren lässt sich mit kombinierter PET/MRT vorhersagen

24.04.2018 | Medizintechnik

RWI/ISL-Containerumschlag-Index auf hohem Niveau deutlich rückläufig

24.04.2018 | Wirtschaft Finanzen

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