Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Wirkungsmechanismus des Pflanzenhormons Auxin nachgewiesen

26.06.2018

Das Hormon Auxin ist für die Entwicklung von Pflanzen essentiell. Es steuert eine Vielzahl von Prozessen, von der Embryonalentwicklung im Samen bis zur Verzweigung der wachsenden Pflanze. Bislang glaubte man, dass sein Signalmechanismus hauptsächlich im Zellkern wirkt und ausschließlich über ein Regulieren der Gentranskription funktioniert. WissenschaftlerInnen um Jiří Friml vom Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) haben nun aber bewiesen, dass ein anderer Wirkmechanismus existiert und dass die Zellen in den Wurzeln auch unmittelbar auf Auxin reagieren können. Diese Wirkungsweise ermöglicht eine schnelle Richtungsanpassung des Wurzelwachstums.

Wenn der Samen einer Pflanze keimt, muss die Wurzel schnell die Richtung der Schwerkraft erkennen, sich entsprechend biegen und nach unten wachsen, um festen Halt, Wasser und Nährstoffe zu finden. Eine solche Biegung wird erreicht, indem sich das Wachstum der Zellen auf einer Seite der Wurzel fortsetzt, während es auf der anderen Seite gehemmt wird.


Eine Wurzel die von dem Forscherteam beim Wachsen beobachtet wurde. Die Farben kommen durch einen fluoreszierenden Auxinindikator zustande. Rot zeigt große Mengen von Auxin, grün geringe.

Matouš Glanc

Diese Hemmung wird bekanntermaßen durch das Hormon Auxin ausgelöst und erfolgt sehr schnell, die genauen Reaktionszeiten waren aber schwierig zu messen. Mit einem innovativen Experimentaufbau konnten die ForscherInnen nun herausfinden, wie schnell genau die Wurzeln auf Änderungen der Auxinkonzentration reagieren. Sie fanden, dass die Anpassung der Wachstumsrate extrem schnell erfolgt ̶̶ viel zu schnell, um durch den Mechanismus der Gentranskription erklärt zu werden. Sie folgern, dass es einen entsprechend schnellen Wahrnehmungsmechanismus geben muss.

Neue Verzweigung im altbekannten Weg

Der neue Mechanismus ist jedoch nicht völlig unbekannt. Komponenten des gut untersuchten Signalweges, der TIR1-Rezeptor, werden für die neue Wirkungsweise benötigt. "Wir haben mit unserem Experiment bewiesen, dass die Signalübertragung tatsächlich nicht über Transkription funktioniert, aber wir haben auch gesehen, dass Komponenten des ursprünglichen Transkriptionssignalweges benötigt werden", erklärt Jiří Friml, Professor am IST Austria und Leiter der Forschungsgruppe. "Dies bedeutet, dass wir es nicht mit einem völlig neuen Weg, sondern mit einem neuen Zweig des kanonischen Weges zu tun haben", fügt er hinzu.

Ein gekipptes Mikroskop und flüssigkeitsgefüllte Mikrokanäle

Für ihre Studie nutzte das Team eine Technik, die in derselben Forschungsgruppe entwickelt und im Vorjahr bereits dazu genutzt worden war, ein atemberaubendes Video von wachsenden Wurzeln zu produzieren, das zum Sieger des "Nikon Small World in Motion Award" gekürt wurde: ein gekipptes Mikroskop. Dieses ermöglicht es, die Wurzeln in ihrer natürlichen Orientierung zu beobachten. Die Messung der Reaktionszeit erforderte jedoch noch eine Weiterentwicklung der Technik: Die ForscherInnen mussten in der Lage sein, die Lösung, in der die Wurzeln wachsen, schnell zu verändern.

"Normalerweise würde man das Auxin auftragen und dann die Probe in das Mikroskop einlegen, doch dabei verliert man wertvolle Sekunden oder sogar Minuten. Aber genau diese ersten Minuten sind für diese Studie essenziell", erklärt Erstautor der Studie Matyáš Fendrych, ehemaliger Postdoc in der Gruppe von Jiri Friml und jetzt Assistenzprofessor an der Karls-Universität in Prag. Die Lösung, die das Team fand, bestand darin, die Wurzeln in mikroskopisch kleinen Kanälen wachsen zu lassen, die mit der gewünschten Flüssigkeit gefüllt waren. "Dadurch konnten wir die Auxinkonzentration ändern und sofort die Reaktion der Wurzel messen", fügt er hinzu.

Originalpublikation:

Matyáš Fendrych, et al: “Rapid and reversible root growth inhibition by TIR1 auxin signaling”, Nature Plant, DOI: 10.1038/s41477-018-0190-1

Über das IST Austria
Das Institute of Science and Technology (IST Austria) in Klosterneuburg ist ein Forschungsinstitut mit eigenem Promotionsrecht. Das 2009 eröffnete Institut widmet sich der Grundlagenforschung in den Naturwissenschaften, Mathematik und Computerwissenschaften. Das Institut beschäftigt ProfessorInnen nach einem Tenure-Track-Modell und Post-DoktorandInnen sowie PhD StudentInnen in einer internationalen Graduate School. Neben dem Bekenntnis zum Prinzip der Grundlagenforschung, die rein durch wissenschaftliche Neugier getrieben wird, hält das Institut die Rechte an allen resultierenden Entdeckungen und fördert deren Verwertung. Der erste Präsident ist Thomas Henzinger, ein renommierter Computerwissenschaftler und vormals Professor an der University of California in Berkeley, USA, und der EPFL in Lausanne, Schweiz. www.ist.ac.at

Weitere Informationen:

http://ist.ac.at/research/research-groups/friml-group/ Forschungsgruppe von Jiří Friml

Dr. Elisabeth Guggenberger | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Wirkstoff aus dem Regenwald
14.11.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Was das Meer zur Klimaregulierung beiträgt: Neue Erkenntnisse helfen bei der Berechnung
14.11.2018 | 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: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

Wer rechnet schneller? Algorithmen und ihre gesellschaftliche Überwachung

12.11.2018 | Veranstaltungen

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

Automatisierte Klebfilmablage und Stringerintegration für den Flugzeugbau

14.11.2018 | Materialwissenschaften

Wie Algen und Kohlefasern die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre nachhaltig senken könnten

14.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Was das Meer zur Klimaregulierung beiträgt: Neue Erkenntnisse helfen bei der Berechnung

14.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

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