Forscher entdecken wichtige Steuerungsfunktion von Chloroplasten

13. April 2014, 18:22
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Signal aus den Chloroplasten beeinflusst, wie Gen-Bausteine im Zellkern nach dem Ablesen zusammengesetzt werden

Wien - Chloroplasten sind jene Organellen in Pflanzen-Zellen, die Licht in biochemische Energie umwandeln. Ein internationales Forscherteam mit österreichischer Beteiligung hat nun entdeckt, dass die Chloroplasten noch eine andere entscheidende Aufgabe haben: Sie steuern mit Hilfe eines Signales das Aussehen bestimmter Genbausteine im Zellkern. Dies hilft Pflanzen dabei, auf Änderungen bei den Lichtverhältnissen unmittelbar zu reagieren.

Die Forscher stellten fest, dass die Einzelteile eines Gen namens At-RS31 in Ackerschmalwand-Pflanzen nach dem Ablesen unterschiedlich zusammengesetzt werden, je nachdem ob die Pflanze im Licht oder in der Dunkelheit steht. Wenn es dunkel ist, wird mehr "alternativ gespleißt", also ein kürzeres Endprodukt entsteht. Kommt die Pflanze ins Licht, werden wieder sämtliche Teile zusammengebaut, sagte Andrea Barta von den Max F. Perutz Laboratories (MFPL) der Universität Wien und der Medizin-Uni Wien.

Für den Produktwechsel ist der Zustand von Plastochinon entscheidend, eines Moleküls in den Chloroplasten, das an der Photosynthese beteiligt ist, so die Forscher um den Argentinier Alberto Kornblihtt von der Universität in Buenos Aires. Dieser Zustand wird durch die Lichtverhältnisse beeinflusst. Verhindert man die Änderungen an Plastochinon, können die Chloroplasten den Zusammenbau von At-RS31 im Zellkern nicht mehr steuern, berichten die Wissenschafter in der Fachzeitschrift "Science".

Verbindung zwischen Blättern und Wurzeln

Daraus schließen sie, dass die Chloroplasten ein Signal an den Zellkern schicken, wenn sich der Zustand von Plastochinon durch den Wechsel der Lichtverhältnisse geändert hat. Ebenso senden die Blätter, in denen die Photosynthese passiert, eine Botschaft an die Wurzeln im finsteren Boden, fanden die Forscher heraus. Denn der Zusammenbau von At-RS31 ändert sich dort mit einiger Verzögerung, allerdings nur bei einer aufrechten Verbindung zwischen den beiden Organen. Wenn sie die Leitung zwischen Blättern und Wurzeln kappten, konnten die Spleiß-Vorgänge in den Wurzeln nicht mehr an die Lichtverhältnisse angepasst werden.

Chloroplasten stammen von blaugrünen Mikroben (Cyanobakterien) ab, die Photosynthese betreiben und vor Urzeiten von Wirtszellen als Energielieferant aufgenommen wurden. Viele ihrer Gene wanderten daraufhin in die Schaltzentrale des Wirts (Zellkern), aber offensichtlich haben die Chloroplasten die Kontrolle nicht komplett verloren, erklärte Barta.

"Als Nächstes möchten wir mehr über den Signalweg zwischen Chloroplasten und Zellkern herausfinden, und welches Signalmolekül die Lichtmeldung von den Blättern zu anderen Pflanzenteilen bringt", so Erstautor Ezequiel Petrillo, der mittlerweile von Argentinien nach Wien gezogen ist, um seine Forschung als Postdoc in Bartas Labor weiterzuführen. (APA/red, derStandard.at, 13.04.2014)

  • Die Ackerschmalwand ist der Liebling der Pflanzengenetiker: Im konkreten Fall entdeckten Forscher an ihr, wie Pflanzen auf Änderungen in den Lichtverhältnissen reagieren.
    foto: apa

    Die Ackerschmalwand ist der Liebling der Pflanzengenetiker: Im konkreten Fall entdeckten Forscher an ihr, wie Pflanzen auf Änderungen in den Lichtverhältnissen reagieren.

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