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 Haltbar und frisch - Neutronen zeigen Details des Prozesses der Gefriertrocknung
27.02.2020 | Technische Universität München

nachricht Wie Enzyme Zuckerbäume bauen
27.02.2020 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

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: Wissenschaftler beleuchten aktuellen Stand der Anwendung des Maschinenlernens bei Forschung an aktiven Materialien

Verfahren des Maschinenlernens haben durch die Verfügbarkeit von enormen Datenmengen in den vergangenen Jahren einen großen Zuwachs an Anwendungen in vielen Gebieten erfahren: vom Klassifizieren von Objekten, über die Analyse von Zeitreihen bis hin zur Kontrolle von Computerspielen und Fahrzeugen. In einem aktuellen Review in der Zeitschrift „Nature Machine Intelligence“ beleuchten Autoren der Universitäten Leipzig und Göteborg den aktuellen Stand der Anwendung und Anwendungsmöglichkeiten des Maschinenlernens im Bereich der Forschung an aktiven Materialien.

Als aktive Materialien bezeichnet man Systeme, die durch die Umwandlung von Energie angetrieben werden. Bestes Beispiel für aktive Materialien sind biologische...

Im Focus: Computersimulationen stellen bildlich dar, wie DNA erkannt wird, um Zellen in Stammzellen umzuwandeln

Forscher des Hubrecht-Instituts (KNAW - Niederlande) und des Max-Planck-Instituts in Münster haben entdeckt, wie ein essentielles Protein bei der Umwandlung von normalen adulten humanen Zellen in Stammzellen zur Aktivierung der genomischen DNA beiträgt. Ihre Ergebnisse werden im „Biophysical Journal“ veröffentlicht.

Die Identität einer Zelle wird dadurch bestimmt, ob die DNA zu einem beliebigen Zeitpunkt „gelesen“ oder „nicht gelesen“ wird. Die Signalisierung in der Zelle,...

Im Focus: Bayreuther Hochdruck-Forscher entdecken vielversprechendes Material für Informationstechnologien

Forscher der Universität Bayreuth haben ein ungewöhnliches Material entdeckt: Bei einer Abkühlung auf zwei Grad Celsius ändern sich seine Kristallstruktur und seine elektronischen Eigenschaften abrupt und signifikant. In diesem neuen Zustand lassen sich die Abstände zwischen Eisenatomen mithilfe von Lichtstrahlen gezielt verändern. Daraus ergeben sich hochinteressante Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Informationstechnologien. In der Zeitschrift „Angewandte Chemie – International Edition“ stellen die Wissenschaftler ihre Entdeckung vor. Die neuen Erkenntnisse sind aus einer engen Zusammenarbeit mit Partnereinrichtungen in Augsburg, Dresden, Hamburg und Moskau hervorgegangen.

Bei dem ungewöhnlichen Material handelt es sich um ein Eisenoxid mit der Zusammensetzung Fe₅O₆. In einem Hochdrucklabor des Bayerischen Geoinstituts (BGI),...

Im Focus: Von China an den Südpol: Mit vereinten Kräften dem Rätsel der Neutrinomassen auf der Spur

Studie von Mainzer Physikern zeigt: Experimente der nächsten Generation versprechen Antworten auf eine der aktuellsten Fragen der Neutrinophysik

Eine der spannendsten Herausforderungen der modernen Physik ist die Ordnung oder Hierarchie der Neutrinomassen. Eine aktuelle Studie, an der Physiker des...

Im Focus: High-pressure scientists in Bayreuth discover promising material for information technology

Researchers at the University of Bayreuth have discovered an unusual material: When cooled down to two degrees Celsius, its crystal structure and electronic properties change abruptly and significantly. In this new state, the distances between iron atoms can be tailored with the help of light beams. This opens up intriguing possibilities for application in the field of information technology. The scientists have presented their discovery in the journal "Angewandte Chemie - International Edition". The new findings are the result of close cooperation with partnering facilities in Augsburg, Dresden, Hamburg, and Moscow.

The material is an unusual form of iron oxide with the formula Fe₅O₆. The researchers produced it at a pressure of 15 gigapascals in a high-pressure laboratory...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

CLIMATE2020 – Weltweite Online-Klimakonferenz vom 23. bis 30. März 2020

26.02.2020 | Veranstaltungen

Automatisierung im Dienst des Menschen

25.02.2020 | Veranstaltungen

Genomforschung für den Artenschutz - Internationale Fachtagung in Frankfurt

25.02.2020 | Veranstaltungen

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

Bonner Mediziner etablieren weltweit neues, leicht tragbares Ultraschallsystem aus den USA für die Lehre am Krankenbett

27.02.2020 | Medizintechnik

Gegen multiresistente Tuberkulose-Erreger: Mit künstlicher Intelligenz neuen Wirkstoffkombinationen auf der Spur

27.02.2020 | Medizin Gesundheit

Mikro-Überlebenskünstler: Archaeen bewältigen biologische Methanisierung trotz Asche und Teer

27.02.2020 | Energie und Elektrotechnik

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