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Zwei Hormone für den Pollen

28.05.2015

Bevor der Pollen einer Pflanze in die Welt entlassen wird, muss er durch Nährstoffanreicherung und Wasserentzug überlebens- und flugfähig gemacht werden. Gleichzeitig muss der Staubbeutel austrocknen, um sich pünktlich für die Pollenfreisetzung zu öffnen. Das Pflanzenhormon Jasmonat spielt bei beiden Prozessen eine entscheidende Rolle.

Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) haben jetzt an Tomaten nachgewiesen, dass diese Entwicklung des Staubbeutels von einem weiteren Phytohormon, dem Ethylen, beeinflusst wird. Jasmonat und Ethylen sorgen demnach gemeinsam für eine exakte zeitliche Abfolge der Pollenreifung und dessen Freisetzung.


Tomatenblüten und reife (aufgerissene) Staubbeutel (rechts).

Foto: Bettina Hause, IPB

An Tomatenblüten konnten die Hallenser Pflanzenforscher nachweisen, dass Jasmonat sich zunächst in den frühen Reifungsstadien der Staubbeutel anreichert und so für die Ernährung der Pollenkörner sorgt. Die starke Präsenz des Jasmonats zu dieser Zeit unterdrückt die Wirkung des Ethylens.

Erst in den späten Stadien der Pollenentwicklung nimmt die Jasmonatkonzentration in der Blüte ab; das Ethylen kann jetzt zum Zuge kommen, indem es Prozesse aktiviert, die den Staubbeuteln das Wasser entziehen.

Fehlt das Jasmonat, wirkt das Ethylen zu früh und zu stark: Die Staubbeutel öffnen sich zu zeitig und setzen die Pollen frei, bevor das Fruchtblatt fertig entwickelt ist. Dies konnten die Pflanzenforscher um Professor Bettina Hause anhand von Jasmonat-insensitiven Mutanten nachweisen.

Jasmonat und Ethylen galten bisher als Agonisten, also als Phytohormone, die sich in ihrer Wirkung verstärken. Mit der Staubblattentwicklung bei Tomaten fanden die Hallenser Wissenschaftler nun einen Prozess, bei dem Jasmonat und Ethylen als Antagonisten wirken.

Beide Phytohormone sind während der Entwicklung im Staubbeutel vorhanden, aber ihr relatives Mengenverhältnis zueinander bestimmt, welches der beiden aktiv ist. Mit ihrer in BioMed Central Biology erschienenen Publikation liefern die Wissenschaftler eine weitere wichtige Erkenntnis zur Funktionsweise dieser Pflanzenhormone.

Originalpublikation:
Susanne Dobritzsch, Martin Weyhe, Ramona Schubert, Julian Dindas, Gerd Hause, Joachim Kopka & Bettina Hause. BMC Biology (2015) 13: 28, doi:10.1186/s12915-015-0135-3.

Hintergrund Pflanzenhormone:
Seit der Entdeckung der ersten Phytohormone zu Beginn des 20. Jahrhunderts, gehören die pflanzlichen Signalstoffe zu den interessantesten Objekten der Pflanzenforschung. Ausgehend vom Hormonbegriff in tierischen Organismen, postulierte man auch für das Pflanzenreich, dass Phytohor- mone alle wichtigen physiologischen Prozesse wie Keimung, Wachstum, Blütenbildung und Fruchtreife steuern. Während man bei Tieren über hundert verschiedene Hormone mit jeweils unterschiedlicher Wirkung unterscheidet, kennt man im Pflanzenreich nur etwa zehn. Im Gegensatz zu tierischen Hormonen hat ein Phytohormon nicht nur eine spezielle Wirkung, sondern viele. Dabei agiert es immer im Zusammenspiel mit anderen Phytohormonen, die einander, je nach Mengenverhältnis, in ihrer Wirkung hemmen oder verstärken.

Jasmonat galt lange Zeit als Verwundungshormon. Es aktiviert nach Verletzung der Pflanze durch Fraßfeinde vielfältige Abwehrreaktionen. Jasmonate wurden erstmals 1981 am IPB beschrieben. Erst in den letzten Jahren fand man – u.a. auch am IPB - viele weitere physiologische Prozesse bei denen Jasmonate eine Rolle spielen. Ethylen steuert Alterungsprozesse wie Fruchtreife und Blattabwurf. Industriell wird es zur Begasung von unreif geernteten Früchten genutzt, um diese nach langen Transportwegen zur Reife zu führen. Das Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie gilt als ein Hort der Jasmonatforschung. Generell wurden und werden am Institut die meisten der bisher bekannten Pflanzenhormone untersucht.

Ansprechpartner:
Professor Bettina Hause
Tel.: 0345 5582 1540
bhause@ipb-halle.de

Weitere Informationen:

http://www.ipb-halle.de/oeffentlichkeit/aktuelles/artikel-detail/zwei-hormone-fu...

Sylvia Pieplow | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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