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Donnerstag, 27.07.2017
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Warum Pflanzen auch unter ungünstigen Bedingungen blühen

Kleiner RNA-Schnipsel reguliert Blütenbildung

Ein innerer Mechanismus ermöglicht, dass Pflanzen auch dann blühen, wenn positive äußere Einflüsse wie längere Sonnentage fehlen. Hierbei spielt ein kleiner RNA-Schnipsel, eine sogenannte mikro-RNA, eine wichtige Rolle: Sinkt seine Konzentration in den Sprosszellen, wird ein Prozess angestoßen, der zur Blütenbildung führt.
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer Blüte der Ackerschmalwand

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer Blüte der Ackerschmalwand

Bei den meisten Pflanzen wird der Zeitpunkt der Blüte durch äußere Faktoren wie Temperatur oder Tagesdauer gesteuert: Ist eine bestimmte Schwelle überschritten, beginnt sie zu blühen. Doch in manchen Jahren ist beispielsweise das Frühjahr besonders kalt, so dass die erforderlichen Temperaturen cniht erreicht werden. Trotzdem beginnen die Pflanzen – wenn auch mit Versptäung – zu blühen. Andere Pflanzen müssen offenbar erst ein bestimmtes Alter erreichen um überhaupt eine Blüte zu bilden. Warum? Der Schlüssel dazu ist ein winziges Stück RNA.

Mikro-RNA als Schlüssel


Mikro-RNAs bestehen aus nur 20 bis 22 Basenpaaren und übernehmen sowohl in Pflanzen als auch Tieren eine wichtige Aufgabe bei der Regulation von Genen. Indem sie an die komplementäre Basensequenz einer Boten-RNA binden, verhindern sie, dass diese in ein Protein übersetzt wird. Das entsprechende Gen wird auf diese Weise stumm geschaltet. Wissenschaftler um Detlef Weigel vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen fanden heraus, dass die Ackerschmalwand, Arabidopsis thaliana, diesen Regulationsmechanismus benutzt, um von der vegetativen Ruhephase in das Fortpflanzungsstadium zu wechseln.

Hemmung der Blüte bei jungen Pflanzen


Für die Ausbildung der Pflanzenblüte spielen SPL-Gene eine wichtige Rolle. In jungen Pflanzen wird die Bildung von SPL-Genprodukten durch mikro-RNA156 weitgehend unterdrückt. Dadurch blühen sie noch nicht. In ihrer Studie zeigten Jia-Wei Wang und seine Kollegen nun, dass die Konzentration der mikro-RNA ohne äußere Einflüsse mit der Zeit absinkt: Die SPL-Gene werden in Proteine umgesetzt und regen dadurch das Blütenwachstum an. Somit scheinen auch altersabhängige Mechanismen die Pflanzenreproduktion zu regulieren.


Auslösen der Blüte trotz widriger Wetterverhaltnisse


Der neu entdeckte Prozess unterstützt dabei einen bereits bekannten parallelen Signalweg, welcher von äußeren Tageslichtfaktoren abhängig ist. Beide Mechanismen aktivieren in der Pflanzensprosse eine Reihe verschiedener überlappender Gene, die für die Blütenbildung entscheidend sind. „Die Blütezeit ist für Pflanzen ein sehr wichtiger Prozess. Durch die Redundanz wird sichergestellt, dass bei Ausbleiben entsprechender äußerer Reize die Pflanze nicht ewig wartet, bis sie blüht. Denn das Blühen ist für die Fortpflanzung unerlässlich", erklärt Weigel.
(Max-Planck-Gesellschaft, 21.08.2009 - NPO)
 
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