Biologen der Saar-Uni entdecken Mechanismus für Stressreaktion bei Pflanzen

Besonders wichtig sind dabei Knotenpunkte, an denen sich die regulatorischen Mechanismen unterschiedlicher physiologischer Wege kreuzen, ähnlich wie bei einer Kreuzung im Straßenverkehr. Einem Team aus Forschern der Universität des Saarlandes, des CNRS in Straßburg und Evry ist es nun gelungen, einen solchen molekularen Knotenpunkt aufzudecken.

An diesem Knotenpunkt kreuzen sich die Wege des Mikronährstoffs Eisen und des Botenstoffs Ethylen. Ethylen ist ein gasförmiges Hormon, das in Pflanzen vor allem bei Stress aktiv ist. Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse online im Fachmagazin „The Plant Cell“ veröffentlicht.

Unter anderem bewirken durch Ethylen aktivierte Regulatoren namens EIN3/EIL1, dass photooxidative Stressreaktionen in Blättern weniger Schaden anrichten, was durch schädliche Sauerstoffradikale bei Lichteinfall ansonsten passiert. Ethylen entsteht auch bei Eisenmangel und wirkt diesem entgegen, indem es die Eisenaufnahme verbessert. Die Menge an aufgenommenem Eisen aus dem Boden in die Wurzel wiederum wird durch einen Regulator namens FIT kontrolliert. Die Forscher fanden nun heraus, dass die Regulatoren EIN3/EIL1 mit dem Eisenaufnahme-Regulator FIT direkt interagieren.

Fehlen EIN3/EIL1, sind die Mechanismen zur Eisenaufnahme herunterreguliert und der Regulator FIT hat eine geringere Stabilität in der Zelle. Wenn EIN3/EIL1 fehlen und es herrscht Eisenmangel, funktionieren zudem die Anpassungsmechanismen an oxidativen Stress in Blättern nicht mehr richtig. Die Interaktion von EIN3/EIL1 mit FIT ist also ein molekularer Knotenpunkt zwischen Eisenaufnahme und Ethylen-Hormonsignalweg.

Diese Verknüpfung dient vermutlich dem Zweck, den bei Eisenmangel und Licht entstehenden photooxidativen Stress in Blattzellen unter anderem dadurch abzuwenden, dass die Eisenaufnahme in der Wurzel erhöht wird.

Der Forschungsbeitrag wurde am 17. Mai online in der Zeitschrift „The Plant Cell“ veröffentlicht:

Sivasenkar Lingam, Julia Mohrbacher, Tzvetina Brumbarova, Thomas Potuschak, Claudia Fink-Straube, Eddy Blondet, Pascal Genschik and Petra Bauer: „Interaction between the bHLH Transcription Factor FIT and ETHYLENEINSENSITIVE3/ETHYLENE INSENSITIVE3-LIKE1 Reveals Molecular Linkage between the Regulation of Iron Acquisition and Ethylene Signaling in Arabidopsis“

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Petra Bauer
Fachrichtung 8.3 Biowissenschaften/Pflanzenbiologie
Tel.: (0681) 30258160
E-Mail: p.bauer@mx.uni-saarland.de