Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn es Pflanzen zu heiß wird

19.01.2015

Pflanzen aktivieren bei Erhöhung der Umgebungstemperatur die gleiche Stressreaktion wie bei Lichtmangel. Zu dieser Erkenntnis kamen Carolin Delker und Marcel Quint vom Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) in Halle. Mit der in Cell Reports (doi: 10.1016/ j.celrep.2014.11.043) erschienenen Publikation haben die Hallenser Wissenschaftler einen wesentlichen Beitrag zur Aufklärung des zellulären Signalweges der pflanzlichen Temperaturregulation geleistet.

Widrige Lebensumstände stellen Herausforderungen an alle Lebewesen, auf die sie mit adäquaten Anpassungen reagieren müssen. Während Tiere sich einer feindlichen Umgebung oft durch simple Ortsveränderung entziehen können, müssen erdgebundene Organismen – wie Pflanzen – andere Strategien entwickeln, um sich an Umweltveränderungen anzupassen.


Versuchsobjekt, die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), ein unscheinbares Unkraut wird in der Wissenschaft als Modellpflanze genutzt.

C. Delker, IPB Halle

Einer der wichtigsten Umweltfaktoren für Pflanzen ist Licht. Als Hauptenergiequelle hat es großen Einfluss auf alle pflanzlichen Wachstums- und Entwicklungsprozesse. Lichtmangel stellt daher einen bedrohlichen Zustand dar, dem die Pflanze begegnen muss. Suboptimale Lichtbedingungen werden von bestimmten Fotorezeptoren innerhalb der Pflanzenzellen detektiert.

Derart angeregte Fotorezeptoren sorgen dann für die Aktivierung von Proteinen und bestimmten Wachstumsgenen, welche innerhalb der Zelle weitere Signalprozesse auslösen. In der Konsequenz führt diese Signaltransduktionskaskade zu einer physiologisch sichtbaren Reaktion: Die Pflanze streckt sich nach oben, dem Licht entgegen.

In gleicher Weise – mit einem Streckungswachstum – reagieren Pflanzen auch auf die Erhöhung der Umgebungstemperatur. Man vermutet, dass durch diese Streckung eine effizientere Kühlung der Blätter durch Transpiration erreicht wird. Während die molekularen Anpassungsprozesse bei Lichtmangel sehr gut erforscht sind, gibt es bisher wenig Erkenntnis über die pflanzliche Signalkaskade bei Temperaturerhöhung. Den Hallenser Wissenschaftlern ist es nun gelungen, die Komponenten dieser Signalkaskade in weiten Teilen aufzuklären.

Dafür haben sie eine Mutante der Modellpflanze Arabidopsis thaliana generiert, die auf eine Temperaturerhöhung von 20 auf 28° C nicht mehr mit Streckungswachstum reagieren kann, wohl aber bei Lichtmangel noch immer adäquat in die Höhe schießt.

Mit Hilfe dieser Mutante und durch das Ausschalten weiterer beteiligter Gene konnten die einzelnen Komponenten des Signalweges identifiziert werden. Dabei zeigte sich, dass beide Signalkaskaden über weite Strecken identisch sind, sich also der gleichen Proteine bedienen, um das jeweilige Stresssignal – Wärme oder Dunkelheit - in die entsprechende physiologische Reaktion, das Streckungswachstum, umzuwandeln.

Diese Überlappung der Signalwege beider Umweltfaktoren könnte sich bereits frühzeitig in der Evolution herausgebildet haben, da Temperatur- und Lichtveränderungen häufig gemeinsam auftreten. Der Temperaturrezeptor, der der Pflanze signalisiert „es ist zu heiß“, ist indes noch nicht gefunden.

Ob die Pflanze bei Lichtmangel oder bei Wärmestress zunächst zwei separate Rezeptoren und damit zwei separate Signalwege aktiviert, die sich dann in der Signalkaskade des Streckungswachstums vereinigen, wird Thema künftiger Forschungsarbeiten sein. Auch wenn die Identität des Temperaturrezeptors noch nicht geklärt ist, haben die Hallenser Pflanzenforscher einen wesentlichen Teil der Temperaturreaktion aufgeklärt und der seit 1990 bekannten Signalkaskade auf Lichtmangel eine weitere Funktion zugewiesen.

Im Angesicht der globalen Erwärmung sind Erkenntnisse zur pflanzlichen Anpassung auf steigende Temperaturen zwingend erforderlich, um dieser Herausforderung durch eine langfristige Sicherung der Erträge effizient begegnen zu können.

Weitere Informationen:

http://www.ipb-halle.de/oeffentlichkeit/aktuelles/artikel-detail/wenn-es-pflanze...

Sylvia Pieplow | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise