Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Mechanismus beim Pflanzenwachstum entdeckt

02.03.2012
Wie Pflanzen wachsen, ist nicht nur in ihren Genen angelegt: Eine wichtige Rolle spielen auch die mechanischen Eigenschaften der Zellen. Berner Pflanzenwissenschaftler haben einen gänzlich neuen Mechanismus entdeckt, mit dem pflanzliche Stammzellen ihr Wachstum regulieren.

Stammzellen in Tieren und Pflanzen erfüllen eine zweifache Aufgabe: Bei der Zellteilung differenzieren sich ihre Tochterzellen entweder zu Geweben und Organen aus – oder sie bleiben selber Stammzellen. Wird dieser Prozess gestört, kommt es zu ungehemmtem Zellwachstum – Krebs – oder Zelltod. Die Forschung hat sowohl bei tierischen als auch pflanzlichen Stammzellen diejenigen Gene identifiziert, die darüber entscheiden, ob eine Zelle eine weitere Stammzelle produziert oder sich differenziert.


Rasterelektronische Aufnahme der Spitze eines Tomatensprosses. Die «Stammzellen-Nische» ist grün eingefärbt. Unterhalb der Spitze formt sich rechts ein junges Blatt. Bild: Institut für Pflanzenwissenschaft, Universität Bern.

Nun hat eine Forschergruppe unter der Leitung von Prof. Richard Smith vom Institut für Pflanzenwissenschaft der Universität Bern einen gänzlich neuen Mechanismus der Stammzellregulation bei Pflanzen entdeckt. Die Studie wird heute im Journal «Science» publiziert.

«Unelastische» Stammzellen

Anders als bei Tieren, wo die künftige Ausprägung des Körpers zum grössten Teil bereits im Embryo festgelegt ist, bilden Pflanzen ihre Form fortwährend aus, indem sie sorgfältig das Wachstum und die Organbildung an der Spitze ihrer Sprosse kontrollieren. Während die genetischen Aspekte dieses Prozesses gut bekannt sind, spielen bei der Ausprägung komplexer Formen wie zum Beispiel Blätter auch die mechanischen Eigenschaften der Zellen eine Rolle. Dies war bisher kaum erforscht.

Nun haben die Forschenden die elastischen Eigenschaften von Zellwänden an der Spitze eines Sprosses untersucht, indem sie diese unterschiedlichem zellinternen Druck aussetzten. Mittels einer speziellen Software massen sie die Änderungen der Zellformen und konnten nachverfolgen, wie verschiedene Stammzell-Regionen im Sprosstrieb auf diese Druckveränderungen reagieren und wachsen. Dabei fanden sie heraus, dass nicht alle Zellwände unter demselben Druck nachgeben: Die Wände von Stammzellen, die sich auf der Spitze eines Sprosses befinden, bewegten sich kaum – das heisst, diese Stammzellen können sich nicht differenzieren. Dies weil ihre Zellwände so beschaffen sind, dass sie sich nicht ausdehnen und wachsen können. Auch die Erhöhung des Zellinnendrucks änderte an dieser unelastischen «Stammzellen-Nische» nichts. Im Gegensatz dazu können sich Stammzellen direkt unterhalb dieser Spitze rasch vergrössern, indem sie ihre Wände lockern und am Spross Ausbuchtungen bilden, die zu vollständig ausgebildeten Blättern auswachsen.

Das heisst, dass nicht nur genetische Voraussetzungen, sondern mechanische Eigenschaften wie die unterschiedliche Elastizität der Zellwände bestimmen, an welcher Stelle sich die Stammzellen einer Pflanze differenzieren und damit das Wachstum regulieren. Ein solcher Mechanismus stabilisiert und schützt laut den Forschenden die wichtige Stammzellen-Nische vor unkontrolliertem Wachstum, etwa durch den störenden Einfluss von pflanzlichen Hormonen, die Zellwände lockern und somit Zellwachstum fördern.

Für die Studie arbeiteten Forschende aus diversen Fachbereichen zusammen – Biologie, Mathematik, Informatik und Physik. «Sie ist daher ein gutes Beispiel dafür, was wir unter Systembiologie verstehen», sagt Richard Smith.

Bibliographische Angaben:
Daniel Kierzkowski, Naomi Nakayama, Anne-Lise Routier-Kierzkowska, Alain Weber, Emmanuelle Bayer, Martine Schorderet, Didier Reinhardt, Cris Kuhlemeier, Richard S. Smith: Elastic domains re-gulate growth and organogenesis in the plant shoot apical meristem, Science, 335, 2012, in print

Nathalie Matter | Universität Bern
Weitere Informationen:
http://www.unibe.ch

Weitere Berichte zu: Ausprägung Pflanzenwachstum Prozess Spross Stammzelle Zellwachstum Zellwände

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aus-Schalter für Nebenwirkungen
22.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Ein Fall von „Kiss and Tell“: Chromosomales Kissing wird fassbarer
22.06.2018 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

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: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

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

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

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