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Donnerstag, 30.06.2016
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Was lässt Pflanzen blühen?

Die genaue Rolle eines Botenstoffes bei der Blühinduktion in der Pflanze ist aufgeklärt

Der Winter ist vorbei, die Tage werden länger und die ersten Pflanzen blühen. Doch woher wissen sie, dass gerade jetzt der richtige Zeitpunkt gekommen ist, eine Blüte zu bilden? Schon länger ist bekannt, dass hierfür ein Botenstoff, das so genannt FT-Protein verantwortlich ist. Nun haben Wissenschaftler jedoch erstmals herausgefunden, dass das Protein bereits in den Blättern und nicht erst im Wuchskegel gebildet wird. Vielmehr wandert es von den Blättern bis in die Triebspitzen und löst dort den Impuls zur Blüte aus, wie nun in der Online-Ausgabe von Science zu lesen ist.
Ackerschmalwand

Ackerschmalwand

Pflanzen können zwischen Sommer und Winter unterscheiden. Denn sie besitzen molekulare Lichtsensoren in ihren Blättern, die jahreszeitliche Unterschiede der Tageslänge messen können. Zum richtigen Zeitpunkt, meist im Frühling, wenn die Tage wieder länger werden, wird von den Blättern ein Botenstoff als Signal ausgesendet und die Blütenbildung induziert. Die Existenz dieses Botenstoffs wurde bereits im Jahre 1930 postuliert. Die hypothetische Substanz wurde „Florigen“ genannt. Ein potenzieller Kandidat für das Florigen war das Protein FT, das FLOWERING LOCUS T-Protein.

Verfolgungsjagd unterm Mikroskop


Nun haben jedoch Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Züchtungsforscher haben zusammen mit Forschern des Imperial College London das Geheimnis der Blüteninduktion bei der Modellpflanze Arabidopsis (Ackerschmalwand) vollständig gelüftet. Die Arbeitsgruppe von George Coupland hefteten dazu ein grün fluoreszierendes Protein, das GFP, an das FT-Protein. Auf diese Weise konnten Sie den Weg des GFP-FT- vom Blatt bis zur Pflanzenspitze unter dem Mikroskop verfolgen und den Nachweis liefern, dass das Signal zur Blüteninduktion - das FT-Protein - tatsächlich in den Blättern gebildet wird und danach durch die gesamte Pflanze bis in den Wuchskegel der Sprossspitzen wandert, wo die Blütenbildung induziert wird.

FT-Protein (grün)

FT-Protein (grün)

Damit widerlegten sie eine im Jahr 2005 in Science publizierte Arbeit, nach der die Boten-RNA (mRNA), die die Bauanleitung für das FT-Protein enthält, vom Blatt bis in den Wuchskegel transportiert werden sollte, und erst dort sollte dann das FT-Protein gebildet werden. Mittlerweile wurde diese Arbeit in der aktuellen Ausgabe von „Science“ widerrufen. Einen weiteren Beweis dafür, dass das FT-Protein die Blütenbildung auslöst und nicht die dazugehörige mRNA, lieferte der Versuch, bei dem Mutanten, die kein FT-Protein bilden konnten, da ihnen das entsprechende Gen fehlte, auf ganz normale Arabidopsis-Pflanzen gepfropft wurden. Bei diesem Experiment beobachteten die Forscher, wie das FT-Protein aus der unteren Pflanze durch die aufgepfropfte, FT-freie Pflanze durchwanderte und schließlich Blüten gebildet wurden.


FT-Protein löst Blüte aus


„Damit haben wir sehr anschaulich zeigen können, dass das eigentliche Signal für die Blüteninduktion tatsächlich das FT-Protein selbst ist. Ob es jedoch das alleinige Signal ist, können wir noch nicht sagen“, erklärt George Coupland. „Ein weiterer Beweis für die Richtigkeit unserer Arbeit sind die Ergebnisse japanischer Reisforscher, die mit ihrem Pfropfexperiment bei Reispflanzen zu dem gleichen Ergebnis wie wir kommen.“ Und der Direktor am Max-Planck-Institut fügt hinzu: „Sicherlich werden unsere Ergebnisse auch als eine Art Funktionsmuster für andere Transportwege über längere Distanzen dienen können.“

Die aktuellen Entdeckungen der Kölner Forscher bauen auf Arbeiten auf, in denen die Coupland-Gruppe herausfand, dass das FT-Gen nur im Frühling und im Sommer aktiviert wird, sowie auf den Ergebnissen ihrer Kollegen vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie und vom John Innes Centre, die in einer gemeinsamen Studie zeigen konnten, wie das FT-Protein jene Gene beeinflusst, die Blüten induzieren. Die Forscher stellten fest, dass FT an ein weiteres Protein - FD - bindet, das seinerseits die Aktivität von Genen steuert, die dazu führen, dass sich Gruppen von unspezialisierten Stammzellen an den Sprossspitzen zu Blüten entwickeln.
(idw - Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 20.04.2007 - AHE)