Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pflanze überlebt dank raffinierter Recycling-Strategie

12.10.2015

Die Acker-Schmalwand Arabidopsis schützt ihre Samen mit Vitamin E gegen oxidativen Stress und hält sie so länger keimfähig. Forscher der Universität Bonn haben nun gemeinsam mit Kollegen der Universitäten in Düsseldorf, Rostock und Florida ein Gen identifiziert, das an der Herstellung des Vitamins beteiligt ist. Dank dieses Gens kann die Pflanze Abbauprodukte des Chlorophylls als Baustein für die Vitamin-E-Synthese nutzen. Die Chlorophyll-Abbauprodukte scheinen toxisch zu sein; nur wenn die Pflanze sie kontinuierlich weiter verwertet, ist sie überlebensfähig. Die Ergebnisse erscheinen im renommierten Fachjournal „The Plant Cell“.

Vitamin E ist genau genommen nicht der Name einer einzigen Substanz. Unter dem Sammelbegriff verbirgt sich eine ganze Reihe chemisch sehr ähnlicher Verbindungen. Allen gemeinsam ist, dass sie als Antioxidantien wirken: sie neutralisieren Moleküle, die Zellbestandteile oxidieren und damit schädigen können.


Im Vergleich zum Wildtyp (WT, rechts oben) wächst die Pflanze mit ausgeschaltetem VTE6-Gen (vte6-1, rechts unten) deutlich langsamer.

© Foto: Peter Dörmann/Uni Bonn

Für Menschen ist Vitamin E lebenswichtig. Die Acker-Schmalwand wächst hingegen auch ganz gut ohne Vitamin E. Bei Mutanten, die kein Vitamin E produzieren können, lässt allerdings die Keimfähigkeit der Samen aufgrund oxidativer Schäden schnell nach.

Das Vitamin E-Molekül besteht aus zwei aneinander hängenden Ringen mit einem langen Schwanz. Das internationale Forscherteam konnte zeigen, dass dieser Schwanz vor allem aus einem Abbauprodukt des grünen Blattfarbstoffs Chlorophyll besteht. Eine zentrale Rolle spielt dabei ein Gen namens VTE6: Es trägt die Bauanleitung für ein Enzym, das einen wichtigen Schritt beim Zusammenbau des Schwanzes katalysiert.

Gendefekt beeinträchtigt Keimfähigkeit

„Wenn VTE6 defekt ist, finden wir in Arabidopsis kaum noch Vitamin E“, sagt der Biochemiker Professor Dr. Peter Dörmann von der Universität Bonn. „Schon nach dreimonatiger Lagerung sind die Samen nicht mehr keimfähig – normalerweise überdauern sie einige Jahren ohne größere Beeinträchtigungen.“

Durch den Gendefekt ist die Verwertung der Chlorophyll-Abbauprodukte gestört. Daher häufen sie sich in den Blättern der Acker-Schmalwand an – mit dramatischen Konsequenzen: „Die betroffenen Pflanzen sind extrem kleinwüchsig und in ihrer Entwicklung deutlich verzögert“, erklärt Katharina vom Dorp, Erstautorin der Studie.

Die Acker-Schmalwand erschlägt also durch ihre Recycling-Strategie gleich zwei Fliegen mit einer Klappe: Sie sorgt dafür, dass sich in ihren Blättern keine toxischen Stoffwechsel-Abbauprodukte anhäufen. Und sie nutzt diesen „Müll“ auch noch, um ihre Samen vor dem frühen Tod zu schützen – und so die eigene Verbreitung zu sichern.

Auch wenn die untersuchte Acker-Schmalwand keine Nutzpflanze ist, sondern ein eher unscheinbares Wildkraut, hat sie doch für die Forschung eine hohe Bedeutung. „Arabidopsis ist einer der zentralen Modellorganismen für uns Pflanzenforscher und wird weltweit vielfach eingesetzt“, so Prof. Dr. Andreas Weber vom Institut für Biochemie der Pflanzen der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. „Viele Ergebnisse, die an dieser Pflanze gewonnen werden, können auf andere Organismen übertragen werden.“

Die Studie eröffnet neue Ansätze, um Pflanzen mit einem höheren Vitamin E-Gehalt herzustellen – etwa durch gezielte Züchtung oder auf gentechnischem Weg. Das Interesse der Pharma-Branche ist groß: Das Antioxidans soll zum Beispiel gegen Krebserkrankungen vorbeugen; außerdem wird es gezielt als Anti-Aging-Medikament vermarktet. Die Studienlage sei allerdings uneinheitlich, sagt Dörmann: „Ob Vitamin E über die lebensnotwendige Menge hinaus nennenswerte positive Effekte hat, ist noch nicht eindeutig belegt.“

Publikation: Katharina vom Dorp, Georg Hölzl, Christian Plohmann, Marion Eisenhut, Marion Abraham, Andreas P.M. Weber, Andrew D. Hanson, and Peter Dörmann: Remobilization of Phytol from Chlorophyll Degradation is Essential for Tocopherol Synthesis and Growth of Arabidopsis; The Plant Cell; DOI: 10.1105/tpc.15.00395

Kontakt:

Prof. Dr. Peter Dörmann
Institut für Molekulare Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen (IMBIO)
Universität Bonn
Telefon: 0228/73-2830
E-Mail: doermann@uni-bonn.de

Prof. Dr. Andreas Weber
Institute of Plant Biochemistry, Cluster of Excellence on Plant Science (CEPLAS)
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
Telefon: 0211/81-12347
E-Mail: andreas.weber@uni-duesseldorf.de

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie sich Nervenzellen zum Abruf einer Erinnerung gezielt reaktivieren lassen
29.05.2020 | Universität Heidelberg

nachricht Ein Hormon nach Pflanzenart
29.05.2020 | Universität Bielefeld

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: Neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren auf Basis innovativer DNA-Polymerasen entwickelt

Eine Forschungskooperation der Universität Konstanz unter Federführung von Professor Dr. Christof Hauck (Fachbereich Biologie) mit Beteiligung des Klinikum Konstanz, eines Konstanzer Diagnostiklabors und des Konstanzer Unternehmens myPOLS Biotec, einer Ausgründung aus der Arbeitsgruppe für Organische Chemie / Zelluläre Chemie der Universität Konstanz, hat ein neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren entwickelt. Dieser Test ermöglicht es, Ergebnisse in der Hälfte der Zeit zu ermitteln – im Vergleich zur klassischen Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR).

Die frühe Identifikation von Patienten, die mit dem neuartigen Coronavirus (SARS-CoV-2) infiziert sind, ist zentrale Voraussetzung bei der globalen Bewältigung...

Im Focus: Textilherstellung für Weltraumantennen startet in die Industrialisierungsphase

Im Rahmen des EU-Projekts LEA (Large European Antenna) hat das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Textile Faserkeramiken TFK in Münchberg gemeinsam mit den Unternehmen HPS GmbH und Iprotex GmbH & Co. KG ein reflektierendes Metallnetz für Weltraumantennen entwickelt, das ab August 2020 in die Produktion gehen wird.

Beim Stichwort Raumfahrt werden zunächst Assoziationen zu Forschungen auf Mond und Mars sowie zur Beobachtung ferner Galaxien geweckt. Für unseren Alltag sind...

Im Focus: Biotechnologie: Enzym setzt durch Licht neuartige Reaktion in Gang

In lebenden Zellen treiben Enzyme biochemische Stoffwechselprozesse an. Auch in der Biotechnologie sind sie als Katalysatoren gefragt, um zum Beispiel chemische Produkte wie Arzneimittel herzustellen. Forscher haben nun ein Enzym identifiziert, das durch die Beleuchtung mit blauem Licht katalytisch aktiv wird und eine Reaktion in Gang setzt, die in der Enzymatik bisher unbekannt war. Die Studie ist in „Nature Communications“ erschienen.

Enzyme – in jeder lebenden Zelle sind sie die zentralen Antreiber für biochemische Stoffwechselprozesse und machen dort Reaktionen möglich. Genau diese...

Im Focus: Biotechnology: Triggered by light, a novel way to switch on an enzyme

In living cells, enzymes drive biochemical metabolic processes enabling reactions to take place efficiently. It is this very ability which allows them to be used as catalysts in biotechnology, for example to create chemical products such as pharmaceutics. Researchers now identified an enzyme that, when illuminated with blue light, becomes catalytically active and initiates a reaction that was previously unknown in enzymatics. The study was published in "Nature Communications".

Enzymes: they are the central drivers for biochemical metabolic processes in every living cell, enabling reactions to take place efficiently. It is this very...

Im Focus: Innovative Sensornetze aus Satelliten

In Würzburg werden vier Kleinst-Satelliten auf ihren Start vorbereitet. Sie sollen sich in einer Formation bewegen und weltweit erstmals ihre dreidimensionale Anordnung im Orbit selbstständig kontrollieren.

Wenn ein Gegenstand wie der Planet Erde komplett ohne tote Winkel erfasst werden soll, muss man ihn aus verschiedenen Richtungen ansehen und die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gebäudewärme mit "grünem" Wasserstoff oder "grünem" Strom?

26.05.2020 | Veranstaltungen

Dresden Nexus Conference 2020 - Gleicher Termin, virtuelles Format, Anmeldung geöffnet

19.05.2020 | Veranstaltungen

Urban Transport Conference 2020 in digitaler Form

18.05.2020 | Veranstaltungen

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

Wie sich Nervenzellen zum Abruf einer Erinnerung gezielt reaktivieren lassen

29.05.2020 | Biowissenschaften Chemie

Wald im Wandel

29.05.2020 | Agrar- Forstwissenschaften

Schwarzer Stickstoff: Bayreuther Forscher entdecken neues Hochdruck-Material und lösen ein Rätsel des Periodensystems

29.05.2020 | Materialwissenschaften

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