Forschung und Entwicklung

Pflanzen-Akklimatisierung durch veränderte Wurzelsysteme

Ein Forschungsteam um Dr. Elena Feraru und Assoc. Prof. Jürgen Kleine-Vehn am Department für Angewandte Genetik und Zellbiologie der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) hat sich das unterirdische Wachstum der Wurzel näher angesehen und einen Mechanismus entdeckt, der das Wurzelwachstum bei erhöhter Umgebungstemperatur steuert.

Die WissenschaftlerInnen beschreiben in einer aktuellen Publikation im renommierten Fachjournal PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America), dass erhöhte Temperaturen einen intrazellulären Transporter für das Pflanzenhormon Auxin beeinflusst. Auxin ist ein wichtiger Wachstumsregulator in Pflanzen und hat bereits den Vater der Evolutionstheorie - Charles Darwin - fasziniert. Er konnte schon 1880 zeigen, dass ein mobiler Botenstoff das Pflanzenwachstum reguliert. Dieser Stoff wurde später nach dem griechischen Wort auxein (wachsen) benannt.

Auxin wird über seinen Rezeptor im Zellkern wahrgenommen, was wiederum zu einer Veränderung der Genaktivität führt. Diese Auxin-abhängigen Gene regulieren wiederum das Wachstum der Pflanzen. Das sogenannte PILS Protein transportiert Auxin jedoch in einen anderen zellulären Raum, das sogenannte Endoplasmatische Retikulum, und verhindert so dass Auxin mit seinem Rezeptor im Kern interagieren kann. Die ForscherInnen konnten nun zeigen, dass dieser Transportmechanismus die Größe der Pflanzenorgane - wie etwa Blätter oder Wurzeln - steuert.

Eine erhöhte Temperatur reduziert die Anzahl der PILS Proteine in den Wurzelzellen und führt damit indirekt zu einer erhöhten Akkumulierung und Auxin-Antwort im Kern. Dieser molekulare Mechanismus erlaubt es also den Wurzelzellen auf erhöhte Temperaturen mit verstärktem Wachstum zu reagieren. Diese temperaturinduzierten Wachstumsschübe ermöglichen Pflanzen ein tieferes Wurzelsystem zu etablieren um so möglicherweise an mehr Ressourcen zu gelangen. BOKU Wien

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