Mittwoch, 16. Mai 2012

Chemischer Trick lässt Pflanzen im Dunkeln sprießen


Der Keimling rechts wurde mit synthetischem Photorezeptor gefüttert und öffnet seine Keimblätter. In der Dunkelkontrolle (linker Keimling) bleiben sie geschlossen. | Copyright: P. Lamparter, KIT

Karlsruhe/ Deutschland - Sonnenlicht versorgt Pflanzen nicht nur mit Energie, sondern steuert auch viele ihrer Entwicklungsschritte, wenn sogenannte Photorezeptoren wichtige Wachstumsprozesse in den Zellen vom Keimen, über die Blattentwicklung bis hin zur Knospenbildung und dem Blühen anstoßen. Karlsruher Wissenschaftlern ist es nun gelungen, die lichtabsorbierende Komponente eines Photorezeptors durch eine chemisch ähnliche, synthetische Substanz zu ersetzen und so die Pflanzen im Dunkeln gedeihen zu lassen.

Wie die Forscher um Studienleiter Tilman Lamparter vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) aktuell im Fachmagazin "The Plant Cell" beschreiben, "haben sich die Pflanzen quasi im Dunkeln so entwickelt, als ob sie im Licht gewachsen wären“.

Den Samen und Setzlingen der Ackerschmalwand hatten die Wissenschaftler ein synthetischer Stoff namens "15Ea-Phycocyanobilin" gegeben. Dieser ersetzt in der Pflanzenzelle den natürlichen, photoaktiven Baustein des Photorezeptors, das sogenannte "Phytochromobilin".

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Durch den Einbau von 15Ea-PCB wird der Photorezeptor in die aktive Form überführt und der Pflanze wird vorgegaukelt, sie wäre im Licht. Trotz Dunkelheit keimten und wuchsen die Modellpflanzen in ähnlicher Weise wie die Kontrollgruppe unter Licht. „Damit wurde erstmals gezeigt, dass synthetische Stoffe in ganzen Pflanzen Lichteffekte hervorrufen können“, so Lamparter.

Synthetische Photorezeptoren könnten damit ein wertvolles Werkzeug für die Forschung werden, weil sich viele chemische Pflanzenprozesse mit ihnen leichter untersuchen lassen, als bisher mit gentechnischen Methoden. Dazu könnte neben dem Wachstum auch die Photosynthese gehören. "Vielleicht ließen sich in Zukunft auch das Blühen von Blumen oder die Ausbildung des Photosynthese-Apparats besser steuern", blickt Lamparter in die Zukunft. "Diese Erkenntnisse wären sicherlich wertvoll für die Agrarindustrie von der Blumenzucht bis zur Biomasseproduktion." In kommenden Studien sollen weiterführende Aspekte untersucht werden.

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Quelle: kit.edu
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