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Warum Pflanzen im Dunkeln Sprossen bilden

03.11.2017

Ein Signal aus der Zellwand entscheidet, dass Samen im Dunkeln als lange gelbe Sprossen keimen anstatt zu ergrünen und Blätter zu bilden. Was dieses Dunkelprogramm in der Pflanzenentwicklung anschaltet, war zuvor unbekannt. Frühere Studien hatten gezeigt, dass Lichtrezeptoren im Inneren der Pflanzenzellen diese Vorgänge schalten. Von einem wichtigen Signal außerhalb der Zellen berichtet nun die Zeitschrift „Current Biology“.

Der Artikel des Teams um Prof. Dr. Ute Krämer und Dr. Scott Sinclair von der Ruhr-Universität Bochum, Prof. Dr. Dominik Begerow, ebenfalls aus Bochum, sowie Kollegen aus Australien, Frankreich, der Schweiz und vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln erschien am 2. November 2017 online.


Im Labor lassen Ute Krämer und Scott Sinclair Samen unter verschiedenen Bedingungen keimen.

© RUB, Marquard

Zellwände sind nicht nur Stützen für die Zelle

„Zellwände werden oft als totes Material betrachtet, das den Zellen nur ihre Festigkeit gibt“, sagt Ute Krämer, Leiterin des Bochumer Lehrstuhls für Molekulargenetik und Physiologie der Pflanzen. „Diese Sichtweise ändert sich seit einigen Jahren.“ Die aktuelle Studie zeigt, dass die Zellwand der Pflanze unterschiedliche Entwicklungsprogramme schalten kann.

Die Forscherinnen und Forscher untersuchten mehrere Mutanten der Ackerschmalwand, deren Zellwände anders zusammengesetzt sind als normalerweise. Ihre Entwicklung verglichen sie mit der von genetisch unveränderten Pflanzen.

Dunkelprogramm sichert Überleben des Keimlings

Eine normale Ackerschmalwand mit intakter Zellwand bildet im Dunkeln Sprossen. „Dadurch erhöht sich die Chance, dass der Keimling die Erdoberfläche erreicht, um an das für die Fotosynthese nötige Licht heranzukommen, bevor die im Samen gespeicherten Energiereserven zu Ende gehen“, erklärt Scott Sinclair.

Mutanten mit veränderter Zellwand waren nicht in der Lage, dieses Dunkelprogramm einzuschalten. Sie entwickelten sich im Dunkeln so wie normale Pflanzen bei Licht. Weitere Untersuchungen zeigten, dass ihnen bestimmte Abbauprodukte von Pektin fehlten, einem komplexen Zuckermolekül, das im Haushalt oft als Geliermittel zum Einsatz kommt. Durch diese Abbauprodukte – so vermuten die Forscher – teilen Pflanzenzellen anderen Pflanzenzellen mit, dass es dunkel ist.

Förderung

Die Studie wurde unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Kr1967/5-1 und 15-1; INST 213/803-1 FUGG), der Ruhr-Universität Bochum, der EU im siebten Forschungsrahmenprogramm (PIIF-GA-2008-219457, PIEF-GA-2012-331680) sowie Calipso (312284).

Originalveröffentlichung

Scott Sinclair et al.: Etiolated seedling development requires repression of photomorphogenesis by a small cell-wall-derived dark signal, Current Biology, 2017, DOI: 10.1016/j.cub.2017.09.063

Pressekontakt

Prof. Dr. Ute Krämer
Lehrstuhl für Molekulargenetik und Physiologie der Pflanzen
Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 28004
E-Mail: ute.kraemer@rub.de

Dr. Julia Weiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

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