Boten in der pflanzlichen U-Bahn

News: Boten in der pflanzlichen U-Bahn

Woher weiß eigentlich die Wurzel einer Pflanze, daß sich oben gerade eine Blüte entwickelt? Neben kleineren Botenmolekülen bewegen sich neueren Untersuchungen zufolge auch recht große Abschnitte von Nukleinsäuren als Informationsträger zwischen den einzelnen Teilen der Pflanze. Sie bedienen sich dabei spezieller Proteine, mit denen sie innerhalb der Transportgefäße von einer Station zur nächsten schwimmen.

Ein Team der University of California in Davis unter der Leitung von William Lucas hat entdeckt, wie Pflanzen genetische Informationen transportieren, die das Wachstum und die Blütenbildung steuern (Science vom 1. Januar 1999). Ihre Arbeit zeigt ein System auf, das in Pflanzen bislang völlig unbekannt war: den Langstreckentransport von Nukleinsäuren mit Hilfe von Proteinen.

Das gegenwärtige Bild vom Transportsystem von Pflanzen, das Phloem, erinnert ein wenig an eine überfüllte U-Bahn. Die rohrförmigen Siebelemente des Phloems sind hierbei die U-Bahn-Linien, die Geleitzellen der Siebelemente die einzelnen Stationen, während die Verbindungstunnel mit Namen Plasmodesmata es den Frachten ermöglichen, sich von den Stationen in die U-Bahn-Linien hinein zu bewegen.

Hinzu kommt nun ein neuer Fahrgast in Form von Boten-RNA (mRNA), der Arbeitskopie des genetischen Kernmaterials. Die mRNA bindet in den Zellen der Blätter und Stiele an ein bestimmtes Protein, mit dessen Unterstützung sie durch die Plasmodesmata in das Phloem gelangt. Dort angekommen reist der Komplex aus Protein und RNA sehr schnell zu den Zielorten in den Wurzeln oder Blüten. Hier beeinflußt die mRNA dann die Konzentration anderer Proteine, vermuten die Wissenschaftler. Das wiederum könnte ein lokales Signal sein, das den physischen Gesamtzustand der Pflanze widerspiegelt, die Jahreszeit angibt oder die Anwesenheit von Freßfeinden mitteilt.

Das neuentdeckte Transportprotein wurde CmPP16 genannt, da es sich um ein Phloemprotein mit einer Größe von 16 Kilodalton handelt, das zuerst in der Kürbisart Cucurbita maxima gefunden wurde. Ein anderer interessanter Aspekt des CmPP16 besteht darin, daß seine genetische Sequenz sowie sein Verhalten sehr denen eines von Viren benutzten Bewegungsproteins ähnelt.

"Pflanzenviren haben offensichtlich die Fähigkeit erlernt, sich die pflanzlichen Kommunikationsbahnen zunutze zu machen, um die gesamte Pflanze zu infizieren", sagt Lucas. "Die Parallelen zwischen viralen Bewegungsproteinen und CmPP16 bieten den ersten wirklichen Beweis dafür, daß die Viren diese Fähigkeit erwarben, indem sie sie von Pflanzengenen stahlen."

Das Gen, das für das CmPP16-Protein in Kürbissen codiert, ist auch in einer großen Palette anderer Feldfrüchte zu finden, berichtet Lucas. Wahrscheinlich funktioniert es auch auf die gleiche Art und Weise. Die Davis-Forscher versuchen nun, die Pflanzenevolution zurückzuverfolgen, um so zu erfahren, in welchem Entwicklungsstadium das Gen erstmals damit begann, die Kommunikation durch die gesamte Pflanze hindurch zu unterstützen.

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