q&more
Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

News

Alarm! Wie verletzte Pflanzenzellen ihre Nachbarn warnen

Universität Basel

Die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) ist zum Standardmodell für die pflanzliche Zellbiologie und Genetik geworden. In der Science-Arbeit wurden einzelne Wurzelzellen mit einem hochfokussierten Laserstrahl verwundet, um die Immunreaktion der Pflanzen zu untersuchen.

26.03.2019: Alle Organismen können verletzt werden. Aber was passiert eigentlich, wenn eine Pflanze verletzt wird? Wie kann sie heilen und Infektionen vermeiden? Über die Mechanismen der Wundreaktion bei Pflanzen berichtet ein internationales Forschungsteam von der Universität Basel und der Universität Gent in der Fachzeitschrift «Science». Die Erkenntnisse über das pflanzliche Immunsystem kann für neue Ansätze im nachhaltigen Pflanzenbau genutzt werden.

Im Fall einer Verletzung reagieren Pflanzen mindestens genauso schnell wie Tiere und Menschen. Sie besitzen ein hochentwickeltes zelluläres Kommunikationssystem, das innerhalb von Sekunden Alarm schlägt. Dabei setzen die Pflanzenzellen ein spezifisches Hormon frei, um Prozesse der Wundheilung und Infektionsabwehr in Gang zu bringen. Als Modellpflanze diente in der vorliegenden Studie die sogenannte Ackerschmalwand, auch bekannt unter dem Namen Arabidopsis thaliana. Die Ergebnisse wurden von der Forschungsgruppe um Prof. Thomas Boller vom Fachbereich Botanik an der Universität Basel sowie Forschern der Universität Gent, Belgien, erarbeitet.

Calcium-Welle aktiviert Wundhormone

Um die Wundreaktion der Modellpflanze besser zu verstehen, fokussierten die Forscher einen kurzen Puls eines hochpräzisen Laserstrahls auf einzelne Wurzelzellen. Innerhalb von Sekunden löste diese lokale Verletzung einen starken Anstieg von Calcium-Ionen in den betroffenen Zellen aus. Diese «Calcium-Welle» führte wiederum zur Aktivierung eines proteinspaltenden Enzyms, der sogenannten «Metacaspase 4», welches in der Lage ist, ein Wundhormon aus dem Vorläuferprotein freizusetzen und so die Nachbarzellen zu alarmieren.

Dabei waren die Forscher besonders überrascht, dass das Alarmsystem der Pflanze so schnell und spezifisch auf Verwundung reagiert. Doktorand Tim Hander aus dem Forschungsteam von Prof. Boller rechnete zunächst mit Viertelstunden, dann mit Minuten und schlussendlich mit Sekunden. Zur Überprüfung der Ergebnisse stellten die Forscher weiterhin eine experimentelle Mutante der Pflanze her, der die Metacaspase 4 fehlte. Diese war nicht in der Lage, das Wundhormon zu produzieren und den Alarm an die Nachbarzellen weiterzugeben.

Erkenntnisse für nachhaltigen Pflanzenbau nutzen

Die Forscher weisen darauf hin, dass die gewonnen Erkenntnisse zur Entwicklung neuer Ansätze im nachhaltigen Pflanzenbau dienen könnten. «Wenn man Alarmreaktionen besser versteht, dann lässt sich dieses Wissen nutzen, um Pflanzen effektiver vor Schädlingen zu schützen – indem man in der Pflanzenzüchtung daraufhin arbeitet, die Freisetzung des Wundhormons und seine Wahrnehmung durch die entsprechenden Rezeptoren zu verstärken», so Prof. Boller.

Herkömmliche Zuchtstrategien von Lebens- oder Futtermitteln priorisieren in der Regel Ertrag und Qualität in Kombination mit intensivem Pestizideinsatz, ohne das pflanzliche Immunsystem zu berücksichtigen. Mit der Identifizierung der Metacaspasen als essentiellen Katalysatoren einer effizienten natürlichen Abwehrreaktion entstehen potenziell neue Möglichkeiten für den Pflanzenbau.

Originalveröffentlichung:
Tim Hander, Álvaro D. Fernández-Fernández, Robert P. Kumpf, Patrick Willems, Hendrik Schatowitz, Debbie Rombaut, An Staes, Jonah Nolf, Robin Pottie, Panfeng Yao, Amanda Gonçalves, Benjamin Pavie, Thomas Boller, Kris Gevaert, Frank Van Breusegem, Sebastian Bartels, Simon Stael; "Damage on plants activates Ca2+-dependent metacaspases for release of immunomodulatory peptides"; Science; 2019

Fakten, Hintergründe, Dossiers

  • Pflanzen
  • Wundheilung
  • Arabidopsis thaliana
  • Pflanzenbau
  • Pflanzenzüchtung

Mehr über Universität Basel

Mehr über Universiteit Gent

  • News

    Chemisch fundierte Restaurierung

    Der Genter Altar, ein um 1432 von Jan van Eyck und wahrscheinlich dessen Bruder Hubert geschaffener Höhepunkt mittelalterlicher Malerei, wird derzeit der umfassendsten Konservierung seit mehr als einem Jahrhundert unterzogen. Die Entscheidung für eine vollständige Entfernung aller Übermalun ... mehr

q&more – die Networking-Plattform für exzellente Qualität in Labor und Prozess

q&more verfolgt den Anspruch, aktuelle Forschung und innovative Lösungen sichtbar zu machen und den Wissensaustausch zu unterstützen. Im Fokus des breiten Themenspektrums stehen höchste Qualitätsansprüche in einem hochinnovativen Branchenumfeld. Als moderne Wissensplattform bietet q&more den Akteuren im Markt einzigartige Networking-Möglichkeiten. International renommierte Autoren repräsentieren den aktuellen Wissenstand. Die Originalbeiträge werden attraktiv in einem anspruchsvollen Umfeld präsentiert und deutsch und englisch publiziert. Die Inhalte zeigen neue Konzepte und unkonventionelle Lösungsansätze auf.

> mehr zu q&more

q&more wird unterstützt von:

 

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.