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Strasburger-Preis für Nachwuchsforscher: Fettsäure-Verbrennung ist essentiell für Pflanzen

09.09.2011
Der nächtliche Abbau von Fettsäuren ist auch für ausgewachsene Pflanzen überlebensnotwendig. Diese bislang unbekannte Stoffwechsel-Strategie untersuchte Hans-Henning Kunz in seiner Doktorarbeit, der dafür den mit 2.500 Euro dotierten Strasburger-Preis erhalten wird.

Der Preis zeichnet alle zwei Jahre eine herausragende Arbeit in den Pflanzenwissenschaften aus und wird von Spektrum Akademischer Verlag gestiftet. Am 19. September wird Kunz den Preis aus den Händen des Präsidenten der Deutschen Botanischen Gesellschaft (DBG), Professor Ulf-Ingo Flügge, anlässlich der Eröffnung der Botanikertagung entgegen nehmen.

Energie-Recycling

Bislang war man davon ausgegangen, dass der Fettsäure-Stoffwechsel vor allem für keimende Pflanzen wichtig ist. Wie Kunz zeigen konnte, ist aber die so genannte β-Oxidation von Fettsäuren eine entscheidende Überlebensstrategie, um die Dunkelheit zu überstehen, wenn die tagsüber durch Photosynthese erzeugte Energie aufgebraucht ist. Er erlaubt Pflanzen diejenige Energie zu gewinnen, die zuvor in Fetten gespeichert wurde.

Nachts im Labor

Ausgewachsene Pflanzen, denen die Verbrennung von Fettsäuren verwehrt wird, sterben schon nach relativ kurzer Zeit ab, obwohl sie sonst völlig unbeschadet mehrere Tage in völliger Dunkelheit überstehen könnten. Um diese für die Grundlagenforschung wichtige Strategie erstmals zu entschlüsseln, untersuchte Kunz Mutanten der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Diese Mutanten bauen keine Fettsäuren ab, weil sie diese nicht an den Ort ihres Abbaues - in die Peroxisomen - transportieren können. Sie starben bereits nach 36 Stunden im Dunklen ab, wobei sich toxisch wirkende α-Linolensäure anhäufte und sich das Gewebe auflöste. Außerdem akkumulierten sie für Zellen giftige Abbauprodukte des Photosynthese-Farbstoffes Chlorophyll. Zur endgültigen Aufklärung der Stoffwechsel-Strategie entwickelte Kunz Doppelmutanten, denen nicht nur Fettsäuren in den Peroxisomen fehlten, sondern auch noch Stärke für die Energiegewinnung im Dunklen. Diese starben bereits nach 16 Stunden ohne Licht ab. So schnell, wie bis dato keine andere Mutante, wie Kunz während seiner nächtlichen Messungen im Labor herausfand.

Umschalten auf Fett-Verbrennung

„Durch die Stück für Stück aufeinander aufbauenden Versuche zeigte Kunz zweifelsfrei, dass dieser Fettsäure-Abbau für adulte Pflanzen essentiell ist“, ordnet Professor Flügge die Bedeutung der Kunzschen Doktorarbeit für die Pflanzenforschung ein. „Schließlich hat er aus den beobachteten Ergebnissen ein neues Modell entwickelt, das erklärt, wie die Pflanzen nach dem Abbau der Stärke auf die β-Oxidation der Fettsäuren umschalten“. Ob die Ergebnisse auch andere Disziplinen, wie etwa die biotechnologische Biokraftstoffproduktion aus fett- und ölreichen Pflanzen voranbringen werden, ist noch offen.

Hans-Henning Kunz forscht inzwischen an der Universität von Kalifornien in San Diego, wo er das Verhalten weiterer Arabidopsis-Mutanten untersucht. Sein USA-Aufenthalt wurde anfänglich durch ein Feodor Lynen-Stipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung unterstützt und wird gegenwärtig durch ein Forschungsstipendium von der Human Frontier Science Program (HFSP) Organisation gefördert.

Ansprechpartner
Dr. Hans-Henning Kunz, University of California, San Diego, USA
Tel. USA: +1 858 888 3206, E-Mail: hkunz@ucsd.edu
Am 12.9.2011 ist Hans-Henning Kunz zu Besuch an der Universität Köln, wo er telefonisch unter der 0221-4708222 zu erreichen sein wird.
Prof. Dr. Ulf-Ingo Flügge
Präsident der Deutschen Botanischen Gesellschaft (DBG) e.V.
Botanisches Institut, Lehrstuhl II, Universität Köln
Tel: 0221-4702484 , E-Mail: ui.fluegge@uni-koeln.de
Texterin der Presse-Meldung
Dr. Esther Schwarz-Weig , Redaktionsbüro Wissensworte: www.WissensWorte.de
Weitere Informationen:
Die Doktorarbeit von Hans-Henning Kunz trägt den Titel „Biochemische Charakterisierung der Fettsäure-Beta-Oxidation als Teil des Dunkelstoffwechsels von Arabidopsis thaliana“. Veröffentlichte Doktorarbeit: http://kups.ub.uni-koeln.de/3087/

Englische Originalpublikation: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2768912/?tool=pubmed

Die Deutsche Botanische Gesellschaft (DBG) e. V. (www.Deutsche-Botanische-Gesellschaft.de) ist Gründungsmitglied im Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland (VBIO e. V.). Seit 1994 verleiht sie den Strasburger-Preis für eine hervorragende und originelle Leistung eines promovierten Wissenschaftlers oder einer promovierten Wissenschaftlerin der Pflanzenwissenschaften. Das Preisgeld wird alle zwei Jahre vom Spektrum Akademischer Verlag bereitgestellt. Das Preisgeld und die Auszeichnung soll die Karriere junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler voranbringen. Neben der Unterstützung des Nachwuchses fördert die DBG die wissenschaftliche Pflanzenforschung. Ihre Hauptaufgaben sind die Veröffentlichung der Zeitschrift Plant Biology sowie das Abhalten botanischer Kongresse. Damit unterstützt die Gesellschaft, die zu den ältesten botanischen Gesellschaften zählt, den Gedankenaustausch ihrer etwa 850 Mitglieder.

Dr. Kerstin Elbing | idw
Weitere Informationen:
http://www.vbio.de/

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