Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie im Embryo von Pflanzen oben und unten festgelegt wird

13.11.2003


Tübinger Entwicklungsgenetiker veröffentlichen Forschungsergebnisse in "Nature"


Wie bei Mensch und Tier wird auch bei Pflanzen während der Entwicklung des Embryos aus einer befruchteten Eizelle die Hauptkörperachse festgelegt. Bei Tieren verbindet diese Achse Kopf und Hinterende, bei Pflanzen Spross und Wurzel. Für manche Tiere wie z.B. Drosophila weiß man seit langem, wie die Achse entsteht (u.a. durch Untersuchungen von Christiane Nüsslein-Volhard), für Pflanzen gab es bis vor kurzem keine klaren Vorstellungen darüber. Man kannte Signalmoleküle bei Pflanzen, darunter das Wachstumshormon Auxin, das gerichtet in der Pflanze transportiert wird und an verschiedenen Wachstumsvorgängen beteiligt ist. Auch gab es Hinweise darauf, dass Auxin in Embryonen vorkommen könnte. Jedoch war bislang seine Rolle bei der Embryoentwicklung ungeklärt.

Tübinger Biologen um Prof. Gerd Jürgens und Dr. Jiri Friml vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen der Universität Tübingen haben nun herausgefunden, wie die Hauptkörperachse im jungen Embryo festgelegt wird und welche Rolle Auxin dabei spielt. Ihre Forschungsergebnisse, die gemeinsam mit Wissenschaftlern von der Universität Leiden, Niederlande, und vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen gewonnen wurden, werden in der heutigen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature (Band 426, Heft 6963) veröffentlicht.


Wenn die befruchtete Eizelle sich teilt, entstehen eine kleine obere Zelle und eine große untere Zelle. Schon in diesem frühen Entwicklungsstadium konnten die Forscher festellen, dass sich Auxin in der oberen Zelle ansammelt. Hier bewirkt Auxin, dass der zukünftige "Kopf" der Pflanze festgelegt wird. Wenn sich die obere Zelle mehrere Male geteilt hat, muss am unteren Ende des kugelförmigen Embryos die zukünftige Wurzel entstehen. Zu diesem Zeitpunkt sammelt sich Auxin am unteren Ende und gibt damit das Signal für die Wurzelbildung. Damit ist die Spross-Wurzel-Achse im Embryo festgelegt.

Wodurch sammelt sich Auxin nun ganz früh in der kleinen oberen Zelle an und später am unteren Ende des Embryos? Ein erster Hinweis darauf, dass ein gerichteter Transport von Auxin daran beteiligt ist, ergab sich aus bestimmten Mutanten, die Probleme haben, die Achse im Embryo zu bilden. Diese "gnom" Mutanten können ein bestimmtes Protein nicht bilden, das für die polare Ansammlung eines Auxin-Transporters in der äußeren Zellmembran benötigt wird. Der Auxin-Transporter wechselt dauernd zwischen internen Abteilen in der Zelle und der äußeren Zellmembran. Anfang dieses Jahres konnten die Tübinger Biologen nachweisen, dass das GNOM Protein nicht nur für das Zurückführen des Auxin-Transporters zur äußeren Zellmembran, sondern auch für den gerichteten Transport von Auxin notwendig ist (veröffentlicht in der Fachzeitschrift Cell (Band 112, Heft 2).

In der jetzigen Arbeit wurde nachgewiesen, dass die Hemmung des Auxin-Transports im jungen Embryo Störungen bei der Achsenbildung wie in den "gnom" Mutanten verursacht. Wird der Transport ganz früh gehemmt, sammelt sich Auxin in der unteren Zelle an und gelangt nicht in die kleine obere Zelle. Später führt die Hemmung dazu, dass Auxin sich am oberen Ende des Embryos ansammelt, anstatt an das untere Ende zu gelangen. Es gibt also zwei Auxin-Flüsse während der Achsenbildung im Embryo: früh von unten nach oben, später von oben nach unten. Damit sind die Enden der Achse festgelegt. Zusätzlich wurde ein neuer Auxin-Transporter identifiziert, der den frühen Transport von unten nach oben vermittelt. Er ist dafür genau richtig positioniert in der äußeren Zellmembran der größeren unteren Zelle an der Grenze zur kleinen oberen Zelle. Die neuen Befunde zeigen erstmals, wie im jungen Pflanzenembryo die Hauptkörperachse entsteht. Sie machen auch deutlich, dass der Mechanismus ganz anders ist als bei Tieren. Das ist nicht weiter verwunderlich, da Pflanzen und Tiere schon früh in der Evolution getrennt aus einzelligen Lebewesen hervorgegangen sind.

Die Arbeitsgruppen von Prof. Gerd Jürgens und Dr. Jiri Friml zielen mit ihren Forschungen an der Modellpflanze der Genetiker, der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), darauf ab, grundsätzliche Mechanismen in der Entwicklung von Pflanzen aufzuklären.

Nähere Informationen:

ZMBP, Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen
Entwicklungsgenetik
Auf der Morgenstelle 3, 72076 Tübingen
Prof. Gerd Jürgens, Tel. 07071-29-78887
Dr. Jiri Friml, Tel. 07071-29-78889

Michael Seifert | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de

Weitere Berichte zu: ACHSE Auxin Auxin-Transporter Embryo Zelle Zellmembran

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zika und Gelbfieber: Impfstoffe ohne Ei
21.09.2018 | Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme Magdeburg

nachricht Einbahnstraße für das Salz
21.09.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Wie Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht

Wieso sind manche Metalle magnetisch? Diese einfache Frage ist wissenschaftlich gar nicht so leicht fundiert zu beantworten. Das zeigt eine aktuelle Arbeit von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der Universität Halle. Den Forschern ist es zum ersten Mal gelungen, in einem magnetischen Material, in diesem Fall Kobalt, die Wechselwirkung zwischen einzelnen Elektronen sichtbar zu machen, die letztlich zur Ausbildung der magnetischen Eigenschaften führt. Damit sind erstmals genaue Einblicke in den elektronischen Ursprung des Magnetismus möglich, die vorher nur auf theoretischem Weg zugänglich waren.

Für ihre Untersuchung nutzten die Forscher ein spezielles Elektronenmikroskop, das das Forschungszentrum Jülich am Elettra-Speicherring im italienischen Triest...

Im Focus: Erstmals gemessen: Wie lange dauert ein Quantensprung?

Mit Hilfe ausgeklügelter Experimente und Berechnungen der TU Wien ist es erstmals gelungen, die Dauer des berühmten photoelektrischen Effekts zu messen.

Es war eines der entscheidenden Experimente für die Quantenphysik: Wenn Licht auf bestimmte Materialien fällt, werden Elektronen aus der Oberfläche...

Im Focus: Scientists present new observations to understand the phase transition in quantum chromodynamics

The building blocks of matter in our universe were formed in the first 10 microseconds of its existence, according to the currently accepted scientific picture. After the Big Bang about 13.7 billion years ago, matter consisted mainly of quarks and gluons, two types of elementary particles whose interactions are governed by quantum chromodynamics (QCD), the theory of strong interaction. In the early universe, these particles moved (nearly) freely in a quark-gluon plasma.

This is a joint press release of University Muenster and Heidelberg as well as the GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt.

Then, in a phase transition, they combined and formed hadrons, among them the building blocks of atomic nuclei, protons and neutrons. In the current issue of...

Im Focus: Der Truck der Zukunft

Lastkraftwagen (Lkw) sind für den Gütertransport auch in den kommenden Jahrzehnten unverzichtbar. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Technischen Universität München (TUM) und ihre Partner haben ein Konzept für den Truck der Zukunft erarbeitet. Dazu zählen die europaweite Zulassung für Lang-Lkw, der Diesel-Hybrid-Antrieb und eine multifunktionale Fahrerkabine.

Laut der Prognose des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur wird der Lkw-Güterverkehr bis 2030 im Vergleich zu 2010 um 39 Prozent steigen....

Im Focus: Extrem klein und schnell: Laser zündet heißes Plasma

Feuert man Lichtpulse aus einer extrem starken Laseranlage auf Materialproben, reißt das elektrische Feld des Lichts die Elektronen von den Atomkernen ab. Für Sekundenbruchteile entsteht ein Plasma. Dabei koppeln die Elektronen mit dem Laserlicht und erreichen beinahe Lichtgeschwindigkeit. Beim Herausfliegen aus der Materialprobe ziehen sie die Atomrümpfe (Ionen) hinter sich her. Um diesen komplexen Beschleunigungsprozess experimentell untersuchen zu können, haben Forscher aus dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) eine neuartige Diagnostik für innovative laserbasierte Teilchenbeschleuniger entwickelt. Ihre Ergebnisse erscheinen jetzt in der Fachzeitschrift „Physical Review X“.

„Unser Ziel ist ein ultrakompakter Beschleuniger für die Ionentherapie, also die Krebsbestrahlung mit geladenen Teilchen“, so der Physiker Dr. Thomas Kluge vom...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungen

Forum Additive Fertigung: So gelingt der Einstieg in den 3D-Druck

21.09.2018 | Veranstaltungen

12. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

20.09.2018 | Veranstaltungen

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

Tiefseebergbau: Forschung zu Risiken und ökologischen Folgen geht weiter

21.09.2018 | Geowissenschaften

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Optimierungspotenziale bei Kaminöfen

21.09.2018 | Energie und Elektrotechnik

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