Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Studie der Uni Halle: Wie der Klimawandel das Pflanzenwachstum verändert

12.01.2018

Die globale Erderwärmung beeinflusst nicht nur die Artenvielfalt von Pflanzen. Sie verändert sogar das Pflanzenwachstum selbst. Welche molekularen Prozesse dabei ablaufen, hat eine Forschergruppe der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) in Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) herausgefunden. In der aktuellen Ausgabe der international renommierten Fachzeitschrift "Current Biology" präsentiert die Gruppe neue Erkenntnisse über den Mechanismus, der das Wachstum bei hohen Temperaturen steuert. Dies könnte dabei helfen, künftig wärmetolerantere Pflanzen zu züchten.

Pflanzen reagieren viel sensibler als Tiere auf Temperaturschwankungen. Zudem können sie sich nicht bewegen, um an einen wärmeren oder kälteren Ort zu gelangen. "Bei steigenden Temperaturen wachsen Pflanzen vor allem in die Länge, um sich abzukühlen: Ihr Spross wird länger, die Blätter werden schmaler und stehen weiter voneinander ab.


Die Ackerschmalwand dient in der Forschung häufig als Modellorganismus.

Markus Scholz

Dadurch wird die Pflanze jedoch insgesamt instabiler", sagt der Agrarwissenschaftler Prof. Dr. Marcel Quint von der MLU. Das mache sich zum Beispiel auch bei der Ernte von Getreide bemerkbar: Instabilere Pflanzen knicken etwa bei Regen eher ab und produzieren generell weniger Biomasse. Gleichzeitig kann der Anteil an wichtigen Inhaltsstoffen wie Proteinen sinken, die im Getreidekorn eingelagert werden können.

"Während der Zusammenhang zwischen Temperatur und Pflanzenwachstum auf der Makroebene einigermaßen gut verstanden ist, gibt es auf der molekularen Ebene noch viele Fragezeichen. Wir beginnen erst zu verstehen, wie die Pflanze die neue Temperatur erkennt und in konkrete Reaktionen übersetzt", so Quint weiter.

So haben frühere Studien gezeigt, dass das Protein PIF4 das Pflanzenwachstum direkt steuert und dass das Protein gleichzeitig temperaturabhängig ist: Ist es kalt, ist PIF4 wenig aktiv - also wächst die Pflanze nicht. Bei höheren Temperaturen aktiviert PIF4 wachstumsfördernde Gene und die Pflanze wächst in die Länge. "Bisher war aber nicht klar, woher die Pflanze weiß, wann sie wieviel PIF4 aktivieren soll. Der genaue Signalweg für ein temperaturgesteuertes Wachstum hatte große Lücken", sagt Quint.

Und genau das hat die hallesche Forschergruppe jetzt herausgefunden. Sie untersuchte dafür das Wachstumsverhalten von Keimlingen der Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Normalerweise bilden ihre Keimlinge bei Temperaturen um 20 Grad Celsius kurze Stengel aus, bei 28 Grad werden die Stengel dagegen deutlich länger.

Im Labor identifizierten die Wissenschaftler Pflanzen mit einem Gendefekt, die auch bei 28 Grad Celsius nur kurze Stengel bildeten. Dann suchten sie nach möglichen Ursachen für das ausgebliebene Wachstum. Fündig wurden sie bei einem Hormon, das bei hohen Temperaturen dafür sorgt, dass das PIF4- Gen verstärkt angeschaltet und so das Protein gebildet wird. In den mutierten Pflanzen fehlte diese Reaktion.

"Wir haben jetzt die Rolle dieses speziellen Hormons in diesem Signalweg entdeckt und so erstmals einen Mechanismus gefunden, über den der Wachstumsprozess bei Wärme positiv reguliert wird", fasst Quint zusammen. Die Studie stellt den Abschluss eines Forschungsprojekts dar, das bis Ende 2016 von der Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wurde und jetzt in einem Folgeprojekt, ebenfalls durch die DFG gefördert, weitergeführt werden soll.

Die Erkenntnisse der halleschen Arbeitsgruppe können künftig dabei helfen, Pflanzen zu züchten, die auch bei höheren Temperaturen standfest bleiben und ausreichende Erträge liefern können. Dafür müssen aber zunächst die Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung an Modellpflanzen auf Kulturpflanzen, wie Getreide, übertragen werden.

Zur Publikation:
Ibanez, Carla et al.: "Brassinosteroids dominate hormonal regulation of plant thermomorphogenesis via BZR1", Current Biology, DOI: 10.1016/j.cub.2017.11.077

Tom Leonhardt | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-halle.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Weltweit erste Therapiemöglichkeit für Kinderdemenz CLN2 entwickelt
25.04.2018 | Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf

nachricht Tabakrauchen verkalkt Arterien stärker als reiner Cannabis-Konsum
11.04.2018 | Universität Bern

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

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

Weltrekord an der Uni Paderborn: Optische Datenübertragung mit 128 Gigabits pro Sekunde

26.04.2018 | Informationstechnologie

Multifunktionaler Mikroschwimmer transportiert Fracht und zerstört sich selbst

26.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Berner Mars-Kamera liefert erste farbige Bilder vom Mars

26.04.2018 | Physik Astronomie

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