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 IMMUNOQUANT: Bessere Krebstherapien als Ziel
19.10.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Auf dem Weg zu maßgeschneiderten Naturstoffen
19.10.2018 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

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: Auf dem Weg zu maßgeschneiderten Naturstoffen

Biotechnologen entschlüsseln Struktur und Funktion von Docking Domänen bei der Biosynthese von Peptid-Wirkstoffen

Mikroorganismen bauen Naturstoffe oft wie am Fließband zusammen. Dabei spielen bestimmte Enzyme, die nicht-ribosomalen Peptid Synthetasen (NRPS), eine...

Im Focus: Größter Galaxien-Proto-Superhaufen entdeckt

Astronomen enttarnen mit dem ESO Very Large Telescope einen kosmischen Titanen, der im frühen Universum lauert

Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Olga Cucciati vom Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) Bologna hat mit dem VIMOS-Instrument am Very Large...

Im Focus: Auf Wiedersehen, Silizium? Auf dem Weg zu neuen Materalien für die Elektronik

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben zusammen mit Wissenschaftlern aus Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgarien) und Madrid (Spanien) ein neues, metall-organisches Material entwickelt, welches ähnliche Eigenschaften wie kristallines Silizium aufweist. Das mit einfachen Mitteln bei Raumtemperatur herstellbare Material könnte in Zukunft als Ersatz für konventionelle nicht-organische Materialien dienen, die in der Optoelektronik genutzt werden.

Bei der Herstellung von elektronischen Komponenten wie Solarzellen, LEDs oder Computerchips wird heutzutage vorrangig Silizium eingesetzt. Für diese...

Im Focus: Goodbye, silicon? On the way to new electronic materials with metal-organic networks

Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz (Germany) together with scientists from Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgaria) and Madrid (Spain) have now developed and characterized a novel, metal-organic material which displays electrical properties mimicking those of highly crystalline silicon. The material which can easily be fabricated at room temperature could serve as a replacement for expensive conventional inorganic materials used in optoelectronics.

Silicon, a so called semiconductor, is currently widely employed for the development of components such as solar cells, LEDs or computer chips. High purity...

Im Focus: Blauer Phosphor – jetzt erstmals vermessen und kartiert

Die Existenz von „Blauem“ Phosphor war bis vor kurzem reine Theorie: Nun konnte ein HZB-Team erstmals Proben aus blauem Phosphor an BESSY II untersuchen und über ihre elektronische Bandstruktur bestätigen, dass es sich dabei tatsächlich um diese exotische Phosphor-Modifikation handelt. Blauer Phosphor ist ein interessanter Kandidat für neue optoelektronische Bauelemente.

Das Element Phosphor tritt in vielerlei Gestalt auf und wechselt mit jeder neuen Modifikation auch den Katalog seiner Eigenschaften. Bisher bekannt waren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Natürlich intelligent

19.10.2018 | Veranstaltungen

Rettungsdienst und Feuerwehr - Beschaffung von Rettungsdienstfahrzeugen, -Geräten und -Material

18.10.2018 | Veranstaltungen

11. Jenaer Lasertagung

16.10.2018 | Veranstaltungen

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

Ultraleichte und belastbare HighEnd-Kunststoffe ermöglichen den energieeffizienten Verkehr

19.10.2018 | Materialwissenschaften

IMMUNOQUANT: Bessere Krebstherapien als Ziel

19.10.2018 | Biowissenschaften Chemie

Raum für Bildung: Physik völlig schwerelos

19.10.2018 | Bildung Wissenschaft

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