News: In den Schatten gestellt
Sonnenlicht ist die Energiequelle aller grünen Pflanzen. Einzelne Gewächse, die im Konkurrenzkampf um diese lebensnotwendige Ressource ins Hintertreffen geraten, ergreifen Gegenmaßnahmen zur Schattenvermeidung. Jetzt wurde ein Schlüsselprotein für diese Reaktion entdeckt.
© (Ausschnitt)
Wenn Pflanzen von anderen Pflanzen in den Schatten gestellt werden, reagieren sie ähnlich wie im Keller auskeimende Kartoffeln: Sie versuchen, durch verstärktes Längenwachstum zu ihren größeren Nachbarpflanzen aufzuschließen. Das geschieht auf Kosten der Blattentwicklung – sie wäre im Schatten sowieso nicht effizient. Fall sich schließlich herausstellt, dass der Kampf ums Licht doch aussichtslos war, bleibt nur noch ein Ausweg: Die Pflanze wendet ihre letzten Energiereserven für eine verfrühte "Blüte der Verzweiflung" auf, um ihren Fortbestand wenigstens durch ein paar Samen zu sichern.
Dem molekularen Steuerungsmechanismus dieser Schattenvermeidungs-Strategie sind Joanne Chory und Pablo Cerdán vom Salk Institute for Biological Studies auf der Spur. Sie untersuchten genetisch veränderte Varianten der in molekularbiologischen Kreisen beliebten Modellpflanze Arabidopsis, die auf Anzeichen von Lichtmangel nicht mit dem Notfallplan der Schattenvermeidung reagierten.
Dabei stellte sich heraus, dass bei den Mutanten das Gen für ein Protein fehlte, welches die Forscher "phytochrome and flowering time 1" (PFT1) tauften. Zwar gelang es Chory und Cerdán noch nicht, die genaue Wirkungsweise von PFT1 zu bestimmen. Teile seiner Struktur lassen aber darauf schließen, dass es nicht nur mit anderen Proteinen interagiert, sondern auch noch das Ablesen von Genen steuern kann. Hinweis darauf liefert auch der Nachweis von PFT1 im Kern der Pflanzenzellen, wo es direkten Einfluss auf die Genaktivität nehmen könnte.
Obwohl noch nicht geklärt ist, wie, kann man doch schon sicher sagen, dass PFT1 zusammen mit dem Lichtrezeptor Phytochrom B für die Steuerung der Schattenvermeidungs-Reaktion zuständig ist. Dabei reagiert das Phytochrom B auf die Veränderungen der Lichtzusammensetzung im roten bis infraroten Spektralbereich: Nimmt der Einfall von Licht der Wellenlänge von 600 bis 700 Nanometern stark ab, deutet dies auf eine Beschattung durch eine andere Pflanze hin – deren Blattgrün das Licht dieser Wellenlänge besonders stark absorbiert. Auf diese Weise kann eine Pflanze auf Lichtkonkurrenz spezifisch mit den Maßnahmen der Schattenvermeidung reagieren.
Das Verständnis dieses molekularen Mechanismus kann wichtige Erkenntnisse für die Landwirtschaft beinhalten: Viele der sehr dicht gesäten Nutzpflanzen leiden mehr oder weniger unter dem Schatten, den die Nachbarpflanzen auf sie werfen – und zeigen daher abgeschwächte Symptome der Schattenvermeidung. Wäre es möglich, diese Reaktion zu unterdrücken, könnte man eine Verschwendung von Biomasse durch übermäßiges Stängelwachstum oder ein verfrühtes Blühen mit geringem Fruchtansatz vermeiden.
Dem molekularen Steuerungsmechanismus dieser Schattenvermeidungs-Strategie sind Joanne Chory und Pablo Cerdán vom Salk Institute for Biological Studies auf der Spur. Sie untersuchten genetisch veränderte Varianten der in molekularbiologischen Kreisen beliebten Modellpflanze Arabidopsis, die auf Anzeichen von Lichtmangel nicht mit dem Notfallplan der Schattenvermeidung reagierten.
Dabei stellte sich heraus, dass bei den Mutanten das Gen für ein Protein fehlte, welches die Forscher "phytochrome and flowering time 1" (PFT1) tauften. Zwar gelang es Chory und Cerdán noch nicht, die genaue Wirkungsweise von PFT1 zu bestimmen. Teile seiner Struktur lassen aber darauf schließen, dass es nicht nur mit anderen Proteinen interagiert, sondern auch noch das Ablesen von Genen steuern kann. Hinweis darauf liefert auch der Nachweis von PFT1 im Kern der Pflanzenzellen, wo es direkten Einfluss auf die Genaktivität nehmen könnte.
Obwohl noch nicht geklärt ist, wie, kann man doch schon sicher sagen, dass PFT1 zusammen mit dem Lichtrezeptor Phytochrom B für die Steuerung der Schattenvermeidungs-Reaktion zuständig ist. Dabei reagiert das Phytochrom B auf die Veränderungen der Lichtzusammensetzung im roten bis infraroten Spektralbereich: Nimmt der Einfall von Licht der Wellenlänge von 600 bis 700 Nanometern stark ab, deutet dies auf eine Beschattung durch eine andere Pflanze hin – deren Blattgrün das Licht dieser Wellenlänge besonders stark absorbiert. Auf diese Weise kann eine Pflanze auf Lichtkonkurrenz spezifisch mit den Maßnahmen der Schattenvermeidung reagieren.
Das Verständnis dieses molekularen Mechanismus kann wichtige Erkenntnisse für die Landwirtschaft beinhalten: Viele der sehr dicht gesäten Nutzpflanzen leiden mehr oder weniger unter dem Schatten, den die Nachbarpflanzen auf sie werfen – und zeigen daher abgeschwächte Symptome der Schattenvermeidung. Wäre es möglich, diese Reaktion zu unterdrücken, könnte man eine Verschwendung von Biomasse durch übermäßiges Stängelwachstum oder ein verfrühtes Blühen mit geringem Fruchtansatz vermeiden.
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