Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Helfer für die Energiegewinnung der Pflanzen

06.09.2016

Pflanzenzellen sind längst noch nicht vollends erforscht. Wissenschaftlern um den Biochemiker Prof. Dr. Peter Dörmann von der Universität Bonn ist es nun gelungen, die Funktion des Chloroplasten näher zu beschreiben. Dabei handelt es sich um den grünen Zellbestandteil der Pflanzen und Algen, der für die Photosynthese verantwortlich ist. Die Ergebnisse sind nun in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift „Proceedings of the National Acadamy of Sciences of the USA“ (PNAS) veröffentlicht.

Die Studie nimmt Bezug auf die Endosymbionten-Theorie, die der Bonner Universitätsgelehrte Andreas Franz Wilhelm Schimper bereits im Jahr 1883 aufstellte und die längst als erwiesen gilt. Vor mindestens einer Milliarde Jahre muss demnach ein photosynthetisches Bakterium in die pflanzliche Wirtszelle geraten sein, wo es sich zum Chloroplasten entwickelt hat.


Untersuchten die Chloroplasten der Ackerschmalwand: Barbara Kalisch und Prof. Dr. Peter Dörmann vom Institut für Molekulare Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen an der Universität Bonn.

© Foto: Barbara Frommann/Uni Bonn

Ohne diese sogenannte „Endosymbiose“ wäre die Photosynthese, das heißt die Umwandlung von Kohlendioxid und Wasser in Zucker und Sauerstoff durch Lichtenergie in den Pflanzen nicht möglich.

Dieses ehemalige Bakterium im Inneren der Wirtszelle ist von zwei Membranen umhüllt. Die überwiegenden Bausteine dieser Membranen bilden die sogenannten Galactolipide. Diesen beiden Hüllmembranen widmeten die Wissenschaftler bei den jahrelangen Untersuchungen ihre Aufmerksamkeit.

„Die Frage unserer Forschungen war herauszufinden, welche Hülle für was genau zuständig ist”, erklärt Prof. Dr. Peter Dörmann, Direktor des Instituts für Molekulare Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen der Universität Bonn.

Wissenschaftler experimentieren mit Pfanzenmutanten

Dafür experimentierten die Wissenschaftler mit Mutanten der beliebten Forschungspflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). In die Pflanze brachten sie verschiedene genveränderte Varianten eines Proteins der Galactolipid-Produktion ein, das sich auf der Außenhülle des Chloroplasten befindet. Die wichtigste Erkenntnis: Dieses Protein ist von essentieller Bedeutung für die Einbettung des ehemaligen Bakteriums in die Zelle. „Ohne das Protein kann der Chloroplast nicht überleben. Ohne Chloroplast kann die Pflanze nicht überleben”, sagt Barbara Kalisch, Doktorandin an der Universität Bonn, die den nun veröffentlichten Artikel als eine Hauptautorin mitverfasste.

„Lipide können nicht einfach durch Wasser wandern“

Neben der Produktion der Galactolipide ist das Protein auch an dem Transfer von Galactolipiden von der äußeren zur inneren Hüllmembran beteiligt. Die Forscher haben im Rahmen ihrer Experimente das Protein künstlich auch an die innere Hülle platziert. Dort funktionierte die Lipidproduktion ebenfalls, die Zelle blieb überlebensfähig. Wenn das Protein in der inneren Hüllmembran sitzt, dann bedarf es keines weiteren Transports. Warum sich in der Natur der Standort außen und nicht innen befindet, konnte noch nicht geklärt werden.

Die Versuche legen außerdem nahe, dass das Protein der Grund dafür ist, dass es zwischen den beiden Hüllmembranen der Chloroplasten überhaupt zu einem Lipidaustausch kommen kann. Der ist wichtig, damit der Chloroplast und mit ihm die Pflanze wachsen kann. Der Raum zwischen den beiden Hüllmembranen ist mit Wasser gefüllt, aber „Lipide können nicht einfach durch das Wasser wandern”, erklärt Prof. Dr. Peter Dörmann von der Universität Bonn. Es könnten allerdings weitere Faktoren an diesem Lipid-Austausch mitwirken. „Unsere bisherigen Untersuchungen sind sicher noch nicht das Ende unserer Forschung”, so Dörmann.

Publikation: Amélie A. Kelly, Barbara Kalisch, Georg Hölzl, Sandra Schulze, Juliane Thiele, Michael Melzer, Rebecca L. Roston, Christoph Benning und Peter Dörmann: Synthesis and transfer of galactolipids in the chloroplast envelope membranes of Arabidopsis thaliana, „Proceedings of the National Acadamy of Sciences of the USA“, DOI: 10.1073/pnas.1609184113

Kontakt für die Medien:

Prof. Dr. Peter Dörmann
Institut für Molekulare Physiologie und
Biotechnologie der Pflanzen
Universität Bonn
Tel.: +49-228 73-2830
E-Mail: doermann@uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht HZDR-Forscher entwickeln Tarnkappen-Technologie für leuchtende Nanopartikel
13.11.2018 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

nachricht Ein Chip mit echten Blutgefäßen
13.11.2018 | Technische Universität Wien

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: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Im Focus: A Chip with Blood Vessels

Biochips have been developed at TU Wien (Vienna), on which tissue can be produced and examined. This allows supplying the tissue with different substances in a very controlled way.

Cultivating human cells in the Petri dish is not a big challenge today. Producing artificial tissue, however, permeated by fine blood vessels, is a much more...

Im Focus: Optimierung von Legierungswerkstoffen: Diffusionsvorgänge in Nanoteilchen entschlüsselt

Ein Forschungsteam der TU Graz entdeckt atomar ablaufende Prozesse, die neue Ansätze zur Verbesserung von Materialeigenschaften liefern.

Aluminiumlegierungen verfügen über einzigartige Materialeigenschaften und sind unverzichtbare Werkstoffe im Flugzeugbau sowie in der Weltraumtechnik.

Im Focus: Graphen auf dem Weg zur Supraleitung

Doppelschichten aus Graphen haben eine Eigenschaft, die ihnen erlauben könnte, Strom völlig widerstandslos zu leiten. Dies zeigt nun eine Arbeit an BESSY II. Ein Team hat dafür die Bandstruktur dieser Proben mit extrem hoher Präzision ausgemessen und an einer überraschenden Stelle einen flachen Bereich entdeckt. Möglich wurde dies durch die extrem hohe Auflösung des ARPES-Instruments an BESSY II.

Aus reinem Kohlenstoff bestehen so unterschiedliche Materialien wie Diamant, Graphit oder Graphen. In Graphen bilden die Kohlenstoffatome ein zweidimensionales...

Im Focus: Datensicherheit: Aufbruch in die Quantentechnologie

Den Datenverkehr noch schneller und abhörsicher machen: Darauf zielt ein neues Verbundprojekt ab, an dem Physiker der Uni Würzburg beteiligt sind. Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt mit 14,8 Millionen Euro.

Je stärker die Digitalisierung voranschreitet, umso mehr gewinnen Datensicherheit und sichere Kommunikation an Bedeutung. Für diese Ziele ist die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

Wer rechnet schneller? Algorithmen und ihre gesellschaftliche Überwachung

12.11.2018 | Veranstaltungen

Profilierte Ausblicke auf die Mobilität von morgen

12.11.2018 | Veranstaltungen

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

MagicMoney: Offline bezahlen – mit deinem Smartphone

13.11.2018 | Wirtschaft Finanzen

5G sichert Zukunft von Industrie 4.0 – DFKI mit der SmartFactoryKL auf der SPS IPC Drives

13.11.2018 | Messenachrichten

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungsnachrichten

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