Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eine neue Rolle für Vitamin B6 in Pflanzen

09.02.2016

Vitamin B6 ist an vielen Abläufen im Leben einer Zelle beteiligt. Als sogenannte Vitamere existiert es in verschiedenen natürlichen Formen. Wissenschaftler der Universität Genf und kooperierender Einrichtungen haben nun eine unerwartete Rolle dieses Mikronährstoffs für den Stickstoffmetabolismus entdeckt. Demnach informiert ein B6 Vitamer die Pflanze über ihren Ammoniumgehalt, eine Stickstoffverbindung, die z.B. für die Biosynthese von Proteinen notwendig ist. Zukünftig könnte Vitamin B6 dazu eingesetzt werden, den Stickstoffgehalt von Pflanzen zu bestimmen und den übermäßigen Gebrauch von Düngern verhindern. Ihre Ergebnisse haben die Forscher im Fachjournal The Plant Cell veröffentlicht.

Vitamin B6 existiert als sogenannte Vitamere in sechs verschiedenen Formen. Es wird von Pflanzen, Bakterien und Pilzen produziert, nicht aber von Tieren. Für alle lebenden Organismen ist es wesentlich, da es an zahlreichen zellulären Abläufen beteiligt ist.


Junge Arabidopsis Pflanzen: wild (oben) und mit Mangel an PDX3 (unten).

Teresa Fitzpatrick, UNIGE

Es ist jedoch nicht bekannt, warum Organismen mehrere Vitamere haben und ob ihre Balance (Homöostase) von Bedeutung ist. Bei Pflanzen können die Vitamere durch verschiedene spezielle Pfade produziert werden. „Wir studieren diese Stoffwechselwege, um ihren Beitrag zur zellulären Vitamin B6 Homöostase und zu Wachstum und Entwicklung zu bestimmen“, erklärt Teresa Fitzpatrick, Professorin in der Abteilung für Botanik und Pflanzenbiologie der naturwissenschaftlichen Fakultät von UNIGE.

Gemeinsam mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam und der Universität Düsseldorf untersuchten die Wissenschaflter eine Version der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand), bei der das Enzym PDX3 fehlt. Überraschenderweise waren diese Pflanzen stark eingeschränkt in ihrem Wachstum und ihrer Entwicklung.

„Da Pflanzen, denen es an PDX3 mangelt, ein PMP genanntes Vitamer nicht umwandeln können, sammelt sich dieses in der Zelle an. Obwohl wir vermuteten, dass der hohe Gehalt an PMP eventuell die Ursache für die beobachteten Anomalien war, wussten wir zunächst nicht, welcher Mechanismus dem zugrunde liegt“, sagt Maite Colinas, Mitglied des Genfer Teams und Erstautorin der Studie.

Eine unerwartete Entdeckung lieferte die Antwort: die beobachteten Wachstumsanomalien wurden komplett aufgehoben, wenn die Pflanzen mit Ammonium versorgt wurden. „In den meisten natürlichen Böden ist Nitrat die Stickstoff-Hauptquelle für Pflanzen, da dort normalerweise nur sehr wenig Ammonium vorkommt.

Pflanzen müssen daher Nitrat aufnehmen und es in Ammonium umwandeln, das dann wiederum für die Biosynthese von Proteinen genutzt werden kann, um das Wachstum zu fördern“, bemerkt Teresa Fitzpatrick. Die Untersuchung der Biologen zeigt, dass ein hoher Gehalt von PMP in den PDX3-mangelnden Pflanzen die Umwandlung von Nitrat zu Ammonium beeinträchtigt, wodurch ein Ammoniumdefizit entsteht, das dann ein zu eingeschränktem Wachstum und Entwicklung führt.

Da eine Verbindung zwischen Stickstoff und Vitamin B6 Metabolismus bisher noch nicht beobachtet worden war, untersuchten die Biologen auch die potentiellen Interaktionen zwischen diesen beiden Prozessen in natürlichen Wildtyp-Pflanzen: dabei beobachteten sie in der Tat eine beträchtliche Ansammlung des PMP Vitamers bei Pflanzen, die mit Ammonium versorgt wurden.

„Wenn die Pflanze genug Ammonium erhalten hat, wird eine weitere Umwandlung von Nitrat verhindert, was sowohl die Verschwendung von Energie als auch die potentielle Toxizität begrenzt, die entstehen kann, wenn zu viel gemacht wird. Der Gehalt von PMP informiert die Pflanze daher wahrscheinlich über ihren Ammoniumstatus“, berichtet Maite Colinas.

Obwohl es allgemein bekannt ist, dass Pflanzen Stickstoff aus Nitrat oder Ammonium produzieren, um ihre Bedürfnisse zu stillen, war den Wissenschaftlern nicht klar, wie Pflanzen den Gehalt oder den Anteil dieser Verbindungen wahrnehmen. Nun haben die Forscher einen unerwarteten Mitspieler in diesem Prozess entdeckt: das Vitamer PMP.

Die Gruppe untersucht derzeit, ob der Stickstoffmetabolismus direkt von PMP kontrolliert wird oder indirekt über andere Verbindungen. In Zukunft könnte das Vitamin B6 dazu benutzt werden, den Gehalt verschiedener Formen von Stickstoff wie Nitrat oder Ammonium bei Pflanzen zu bestimmen. Dadurch könnte eventuell eine übermäßige Verwendung von Stickstoff enthaltenden Düngern verhindert werden, die schädliche Einflüsse auf die Umwelt haben.

Weitere Informationen:

http://www.unige.ch/ - Université de Genève

Dipl. Ing. agr. Ursula Ross-Stitt | Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie
Weitere Informationen:
http://www.mpimp-golm.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Trockenstress – Biologen entschlüsseln SOS-Signal von Pflanzen
27.03.2020 | Universität Hohenheim

nachricht Der Venusfliegenfallen-Effekt: Neue Studie zeigt Fortschritte der Forschung an Immunproteinen
26.03.2020 | Jacobs University Bremen gGmbH

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: Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

Physiker der Arbeitsgruppe von Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock ist es in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Universität Würzburg gelungen, einen „Trichter für Licht“ zu entwickeln, der bisher nicht geahnte Möglichkeiten zur Entwicklung von hypersensiblen Sensoren und neuen Technologien in der Informations- und Kommunikationstechnologie eröffnet. Die Forschungsergebnisse wurden jüngst im renommierten Fachblatt Science veröffentlicht.

Der Rostocker Physikprofessor Alexander Szameit befasst sich seit seinem Studium mit den quantenoptischen Eigenschaften von Licht und seiner Wechselwirkung mit...

Im Focus: Junior scientists at the University of Rostock invent a funnel for light

Together with their colleagues from the University of Würzburg, physicists from the group of Professor Alexander Szameit at the University of Rostock have devised a “funnel” for photons. Their discovery was recently published in the renowned journal Science and holds great promise for novel ultra-sensitive detectors as well as innovative applications in telecommunications and information processing.

The quantum-optical properties of light and its interaction with matter has fascinated the Rostock professor Alexander Szameit since College.

Im Focus: Künstliche Intelligenz findet das optimale Werkstoffrezept

Die möglichen Eigenschaften nanostrukturierter Schichten sind zahllos – wie aber ohne langes Experimentieren die optimale finden? Ein Team der Materialforschung der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat eine Abkürzung ausprobiert: Mit einem Machine-Learning-Algorithmus konnten die Forscher die strukturellen Eigenschaften einer solchen Schicht zuverlässig vorhersagen. Sie berichten in der neuen Fachzeitschrift „Communications Materials“ vom 26. März 2020.

Porös oder dicht, Säulen oder Fasern

Im Focus: Erdbeben auf Island über Telefonglasfaserkabel registriert

Am 12. März 2020, 10.26 Uhr, ereignete sich in Südwestisland, ca. 5 km nordöstlich von Grindavík, ein Erdbeben mit einer Magnitude von 4.7, während eines längeren Erdbebenschwarms. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ haben jetzt dort ein neues Verfahren zur Überwachung des Untergrunds mithilfe von Telefonglasfaserkabeln getestet.

Ein von GFZ-Forschenden aus den Sektionen „Oberflächennahe Geophysik“ und „Geoenergie“ durchgeführtes Online-Monitoring, das Glasfaserkabel des isländischen...

Im Focus: Quantenoptiker zwingen Lichtteilchen, sich wie Elektronen zu verhalten

Auf der Basis theoretischer Überlegungen von Physikern der Universität Greifswald ist es Mitarbeitern der AG Festkörperoptik um Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock gelungen, photonische topologische Isolatoren als Lichtwellenleiter zu realisieren, in denen sich Photonen wie Elektronen verhalten, und somit fermionische Eigenschaften zeigen. Ihre Entdeckung wurde jüngst im renommierten Fachblatt „Nature Materials“ veröffentlicht.

Dass es elektronische topologische Isolatoren gibt – Festkörper die im Innern den elektrischen Strom nicht leiten, dafür aber umso besser über die Oberfläche –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

UN World Water Day 22 March: Water and climate change - How cities and their inhabitants can counter the consequences

17.03.2020 | Veranstaltungen

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

Weltweit einzigartig: Neue Anlage zur Untersuchung von biogener Schwefelsäurekorrosion in Betrieb

27.03.2020 | Architektur Bauwesen

Schutzmasken aus dem 3D-Drucker

27.03.2020 | Materialwissenschaften

Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

27.03.2020 | Physik Astronomie

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