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Boku-Forscher entdeckten neuen zellulären Wachstumschalter © APA (dpa)
Boku-Forscher entdeckten neuen zellulären Wachstumschalter © APA (dpa)

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Pflanzenwachstum entscheidet sich in jeder einzelnen Zelle

17.07.2017

Das Hormon Auxin ist in Pflanzen für das Wachstum verantwortlich. Bisher ging man davon aus, dass die von einem Transportmechanismus streng kontrollierte Verteilung von Auxin zwischen den Zellen bestimmt, wo das Pflanzengewebe wächst. Tatsächlich entscheidet sich das dem Licht zugewandte Pflanzenwachstum aber in jeder einzelnen Zelle, berichten Wiener Forscher im Fachjournal "Nature Plants".

Das Pflanzenhormon Auxin wurde bereits von Charles Darwin (1809-1882) entdeckt. Dieser Botenstoff ist bei allen gerichteten Wachstumsprozessen im Spiel, also wenn Pflanzen neue Wurzeln, Äste oder Triebe bilden. Auxin wird dabei mittels eines komplexen Transportmechanismus durch Proteine von Zelle zu Zelle an den Wirkungsort transportiert. Die so hergestellte Hormonverteilung bestimmt, wo und wie stark Gewebe wachsen.

Ein internationales Forscherteam um Jürgen Kleine-Vehn vom Institut für Angewandte Genetik und Zellbiologie der Universität für Bodenkultur (Boku) Wien hat nun einen neuen Wachstumsmechanismus entdeckt. Sie zeigten, dass neben den Proteinen, die für den Auxintransport von Zelle zu Zelle verantwortlich sind, auch Transportproteine innerhalb der einzelnen Zellen am Werk sind und bestimmen, ob ein Gewebe wachsen soll oder nicht.

Auxin spielt Schlüsselrolle

Diese sogenannten PILS-Proteine können innerhalb der Zelle das Pflanzenhormon in das Endoplasmatische Retikulum (ER), ein Netzwerk von röhrenförmigen Kanälen und Zisternen, transportieren. Damit verhindern sie indirekt, dass Auxin in den Zellkern diffundiert. "Nicht die absolute Menge an Auxin in einer Zelle bestimmt, ob diese wächst, sondern nur der Anteil, der es auch in den Zellkern schafft", erklärte Kleine-Vehn gegenüber der APA. Ob das Auxin im ER noch eine weitere Funktion hat oder dort nur aufbewahrt wird, sei noch nicht klar.

Ob und wie viele PILS-Proteine aktiv sind und damit als Auxintransporter innerhalb der Zelle zur Verfügung stehen, wird durch Licht reguliert. "Dieser externe Licht-Reiz kann damit in ein Wachstumsprogramm übersetzt werden", so Kleine-Vehn.

Abgesehen von der wissenschaftlichen Bedeutung könnte dieser neu entdeckte zelluläre Wachstumschalter auch technologisch von Interesse sein. So könnte man mit einem solchen Schalter zellgenau Auxinantworten regulieren und damit Wachstumsprozesse initiieren oder hemmen, etwa um Nutzpflanzen besser an diverse Umgebungen anzupassen.

Service: http://dx.doi.org/10.1038/nplants.2017.105

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