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 Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte