Das Sexleben der Pflanzen wird ein wenig klarer

24. Dezember 2017, 09:19
4 Postings

Biologen entschlüsseln Signalwege bei der Befruchtung und Samenbildung

Zürich – Den Hauptteil unserer Nahrung verdanken wir dem Sexleben von Pflanzen. Wie diese die Entstehung von Früchten und Samen steuern, war bisher allerdings weitgehend ungeklärt. Nun haben internationale Wissenschafter wichtige Aspekte dieser Mechanismen entschlüsselt. Die im Fachjournal "Science" präsentierten Erkenntnisse über die entdeckten Signalwege lassen sich nutzen, um neben der Samenbildung auch das Pflanzenwachstum oder die Schädlingsabwehr zu beeinflussen.

In der Blüte interagieren männliche und weibliche Gewebe auf vielfältige Weise miteinander. Lagert sich Pollen auf der Blütennarbe ab, keimt er aus und bildet einen Pollenschlauch. Dieser wächst rasch in Richtung des Fruchtknotens. Sobald er eine weibliche Samenanlage findet, platzt er und setzt zwei Spermien frei. Diese befruchten die Samenanlage und leiten die Samenbildung ein.

Kommunizierende Gewebe

Ein internationales Forschungsteam um Ueli Grossniklaus von der Universität Zürich zeigt nun, wie der Pollenschlauch mit den weiblichen Pflanzengeweben kommuniziert und darauf reagiert. Dazu sondert der Pollenschlauch Signalstoffe, sogenannte RALF-Peptide, aus, mit denen er seine zelluläre Umgebung erkundet und sein Wachstum steuert. Zwei Rezeptoren auf der Zelloberfläche erlauben es dem Pollenschlauch, seine ausgesandten Signalstoffe wahrzunehmen und die Signale ins Zellinnere weiterzuleiten.

Die Forscher konnten nun zeigen, dass weitere Proteine aktiv sein müssen, damit der Pollenschlauch die Signalstoffe erkennen kann: die LRX-Proteine. Diese wurden bereits vor 15 Jahren von der Gruppe von Beat Keller an der UZH identifiziert, doch ihre Funktion war bisher unklar. Die LRX-Proteine sitzen außerhalb der Zelle in der Zellwand, wo die Signalstoffe andocken können. "Damit nimmt der Pollenschlauch vermutlich Änderungen in der Zellwand wahr und reagiert entsprechend, in dem er etwa sein Wachstum neu ausrichtet", sagt Grossniklaus.

Schnelle Reaktion auf Veränderungen

Dass dieselbe Zelle, die Signalstoffe produziert, diese auch wahrnimmt, kommt in Pflanzen nur selten vor. Die Wissenschafter vermuten, dass der schnell wachsende Pollenschlauch so rascher auf Veränderungen in der Umgebung reagieren kann, als wenn er auf Signale von anderen, benachbarten Zellen angewiesen ist.

Da die im Pollenschlauch aufgeschlüsselten Signalwege auch an vielen anderen grundlegenden Prozessen beteiligt sind, eröffnet das Wissen über ihre Funktionsweise zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für die Pflanzenzucht. "Wenn wir besser verstehen, wie diese Proteine funktionieren, lassen sich nicht nur Befruchtung und Samenbildung, sondern auch Entwicklung und Wachstum von Pflanzen oder die Abwehr von Krankheitserregern beeinflussen", erklärt Grossniklaus. (red, 24.12.2017)

Share if you care.