Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zucker-Pumpe in Pflanzen identifiziert

09.12.2011
Forscher entdecken das Protein, das Saccharose zu den Leitungsbahnen transportiert

Pflanzen müssen ihre Gewebe mit den Kohlenhydraten versorgen, die sie mittels Fotosynthese in den Blättern produzieren. Sie besitzen jedoch keine Muskelpumpe wie das menschliche Herz, um die lebenswichtigen Energieträger zu transportieren.

Stattdessen nutzen sie Pump-Proteine in den Membranen ihrer Zellen. Alisdair Fernie vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam hat zusammen mit Kollegen der Carnegie Institution in Kalifornien ein bislang unbekanntes Protein in der Zucker-Transportkette identifiziert. Die Entdeckung der Forscher könnte künftig helfen, Pflanzen vor Schädlingen zu schützen und Ernteerträge zu steigern.

Leitungsbahnen aus miteinander verbundenen Zellen dienen Pflanzen als Transportsystem für Kohlenhydrate. Das so genannte Phloem besteht unter anderem aus den eigentlichen Leitungszellen, auch Siebelemente genannt, und umgebenden Geleit- und Phloem-Parenchymzellen. Im Phloem werden Kohlenhydrate hauptsächlich in Form von Saccharose-Zucker transportiert.

Die Zellmembran der Siebzellen ist mit Pump-Proteinen ausgerüstet, die Saccharose aktiv in die Leitungsbahnen befördern. Unklar war bisher, wie die Saccharose aus den Phloem-Parenchymzellen zu den Transportpumpen den Siebelementen kommt. Damit fehlte ein wichtiges Element der Transportkette.

Einer Forschergruppe an der Carnegie Institution in Stanford, USA, unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für molekulare Pflanzenphysiologie ist es nun gelungen, die bislang unbekannten Zucker-Transporter zu identifizieren: Es handelt sich dabei um verschiedene Proteine, die zu einer kürzlich identifizierten Proteinfamilie namens SWEET gehören. Die SWEETs kommen in der Zellmembran der Phloem-Parenchymzellen vor. Dort funktionieren sie als molekulare Pumpen, die die Saccharose aus den Parenchymzellen hinausbefördern und an ein zweites Transportsystem weiterleiten, welches die Gruppe vor 20 Jahren identifizierte, das den Zucker dann in die eigentlichen Leitungszellen des Phloems einspeist.

In ihrer Studien haben die Forscher den Zuckertransport in der Ackerschmalwand, Arabidopsis thaliana, sowie in Reispflanzen untersucht. Um der Funktion der SWEET-Proteine auf die Spur zu kommen, schalteten sie die entsprechenden Gene bei einer Reihe von Pflanzen künstlich aus. Dabei fanden sie heraus, dass Pflanzen ohne die SWEETs einen deutlich erhöhten Saccharose-Gehalt in den Blättern aufweisen. „Weil der Zucker nicht abtransportiert werden kann, sammelt er sich im Blattgewebe an, und andere Pflanzenteile wie Wurzeln oder Samen werden nicht ausreichend versorgt“, erklärt Alisdair Fernie vom Potsdamer Max-Planck-Institut.

Für die Pflanzenzüchtung ist die Entdeckung ein wichtiger Schritt, denn häufig bilden die vom Menschen genutzten Pflanzenteile wie Samenkörner oder unterirdische Knollen selbst keine Kohlenhydrate und werden stattdessen von den Blättern versorgt. „Wir können diese molekularen Pumpen nun genau regulieren und damit den Transport von Zucker zu den Samen der Pflanzen erhöhen. Auf diese Weise lässt sich vielleicht eines Tages der Ernteertrag von Feldfrüchten steigern“, erklärt Wolf Frommer von der Carnegie Institution. Außerdem sind die SWEETS ein vielversprechender Ansatzpunkt, um Pflanzen vor Schädlingsbefall zu schützen. Denn Pflanzenschädlinge wie etwa das Bakterium Xanthomonas oryzae, das beim Reis die Blattbräune verursacht, missbrauchen diese Transporter, um an den Zucker der Pflanze heranzukommen und für die eigene Ernährung zu nutzen. Deshalb wollen die Wissenschaftler nun die Rolle dieser Transporter bei Schädlingsbefall genauer aufklären.

Die Forscher vermuten zudem, dass die entsprechenden Pump-Proteine bei Menschen und Tieren eine ähnliche Funktion haben. Dies wäre von großer Bedeutung für die Erforschung von Diabetes und Übergewicht, denn bislang ist das Protein noch unbekannt, das für den Zuckertransport vom Darm ins Blut sowie aus Leberzellen verantwortlich ist.

Ansprechpartner
Dr. Alisdair Fernie
Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie, Potsdam
Telefon: +49 331 567-8211
Fax: +49 331 567-8250
E-Mail: Fernie@mpimp-golm.mpg.de
Claudia Steinert
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie, Potsdam
Telefon: +49 331 567-8275
Fax: +49 331 567-8408
E-Mail: Steinert@mpimp-golm.mpg.de
Originalveröffentlichung
Li-Qing Chen, Xiao-Qing Qu, Bi-Huei Hou, Davide Sosso, Sonia Osorio, Alisdair R. Fernie and Wolf B. Frommer
Sucrose Efflux Mediated by Sweet Proteins As a Key Step for Phloem Transport
Science Express, 08. Dezember 2011; doi/10.1126/science.1213351

Dr. Alisdair Fernie | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/4683952/Pflanzen_Zucker-Pumpe

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Blattkäfer: Schon winzige Pestizid-Dosis beeinträchtigt Fortpflanzung
26.07.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Akute myeloische Leukämie (AML): Neues Medikament steht kurz vor der Zulassung in Europa
26.07.2017 | Universitätsklinikum Ulm

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: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Robuste Computer für's Auto

26.07.2017 | Seminare Workshops

Läuft wie am Schnürchen!

26.07.2017 | Seminare Workshops

Leicht ist manchmal ganz schön schwer!

26.07.2017 | Seminare Workshops