Modellieren mit Fetten: Das Lipidom der Blätter gibt Auskunft über agronomische Eigenschaften

Die Analyse des Lipodoms, der Gesamtheit aller Lipide, könnte neben der Forschungsmethodik auch für die praktische Pflanzenzüchtung nützlich werden. Die Pflanzenzucht ließe sich präzisieren und beschleunigen.

Trotz der vielfältigen Funktionen, die Lipide im pflanzlichen Organismus übernehmen, ist bis heute nicht gänzlich bekannt, wie sie genetisch kontrolliert werden und inwiefern sie den Phänotyp einer Pflanze beeinflussen. Forscher der Universität Hohenheim in Stuttgart und des Max-Planck Instituts für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam-Golm haben nun einen direkten Zusammenhang zwischen dem Lipidom und agronomischen Eigenschaften von Maispflanzen entdeckt.

Vielfalt von Funktionen und Strukturen

Die biologischen Funktionen von Lipiden sind ebenso vielfältig wie ihre chemische Struktur. Sie dienen hauptsächlich als Energiespeicher, Strukturkomponenten in Zellmembranen und als Signalmoleküle. Ein Blatt der Modellpflanze Arabidopsis thaliana besteht beispielsweise zu etwas 6 % aus Lipiden. Der umgangssprachlich häufig im Zusammenhang mit Lipiden gebrauchte Begriff „Fette“ stellt jedoch lediglich die Untergruppe der Triglyceride dar. Zu den Lipiden zählen außerdem die Fettsäuren, Wachse, Phospholipide, Sphingolipide, Lipopolysaccharide und Isoprenoide (Steroide, Carotinoide etc.). Alle Substrate und Produkte des Lipidstoffwechsels werden unter dem Begriff Lipidom zusammengefasst.

Lipidgene im Maisgenom lokalisiert

In ihrer Studie untersuchten die Wissenschaftler 563 verschiedene Lipidarten aus rund 300 Maispflanzenblättern. „Wir wissen, dass wir damit nur an der Oberfläche des gesamten Lipidoms kratzen“, schreiben die Forscher in ihrer Publikation. Dennoch lieferten die Untersuchungen wertvolle Daten, wo die entsprechenden Lipidgene im Maisgenom lokalisiert sind. Kennt man diese, kann in den Genen gezielt nach Veränderungen gesucht und deren Funktionen erkannt werden.

Zusammenhang von Lipidom und agronomischen Eigenschaften

Eine weitere Erkenntnis dieser Studie ist vor allem für Pflanzenzüchter von Bedeutung. Die Wissenschaftler stießen bei ihren Untersuchungen auf einen Zusammenhang zwischen dem Lipidom einer Pflanze und ihren agronomischen Eigenschaften. „Über ein mathematisches Modell können wir mit Hilfe der Daten, die wir aus dem Lipidom einer Pflanze gewinnen, deren agronomische Eigenschaften modellieren und auch vorhersagen“, erklärt Prof. Dr. Lothar Willmitzer vom MPI in Potsdam. Ob diesem Zusammenhang biologische Prozesse zugrunde liegen, sei aber nach wie vor ungeklärt. Momentan arbeiten die Wissenschaftler daran, ihre Erkenntnis für Züchter nutzbar zu machen.

Quelle:

Riedelsheimer, C., et al. (2013): The maize leaf lipidome shows multilevel genetic control and high predictive value for agronomic traits. In: Scientific Reports 3, 2479 (Online Veröffentlichung 21. August 2013), Doi:10.1038/srep02479.

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