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Grundlagenforschung für die Pflanzenzucht nutzen

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Wissenschaftler der Universität Zürich haben die Vorgänge der Befruchtung und Samenbildung bei Pflanzen entschlüsselt. Dieses Wissen kann künftig dafür genutzt werden, das Pflanzenwachstum oder die Schädlingsabwehr gezielt zu beeinflussen. 

Pollenschläuche mit fluoreszenz-markierten Signalstoffen (RALF-Peptide). Foto: UZH

„Wenn wir besser verstehen, wie diese Proteine funktionieren, lassen sich nicht nur Befruchtung und Samenbildung, sondern auch Entwicklung und Wachstum von Pflanzen oder die Abwehr von Krankheitserregern beeinflussen“, so Ueli Grossniklaus, Leiter des internationalen Forschungsteams. Daher lohnt sich ein Blick in die Fortpflanzungsvorgänge, bei der die männlichen und weiblichen Gewebe auf vielfältige Weise miteinander interagieren.

Kommunikation von Pollenschlauch und weiblichem Pflanzengewebe

Lagert sich Pollen auf der Blütennarbe ab, keimt er aus und bildet einen Pollenschlauch. Dieser wächst rasch in Richtung des Fruchtknotens. Sobald er eine weibliche Samenanlage findet, platzt er und setzt zwei Spermien frei. Diese befruchten die Samenanlage und leiten die Samenbildung ein. Die Forschungsergebnisse zeigen nun, wie der Pollenschlauch mit den weiblichen Pflanzengeweben kommuniziert und darauf reagiert.

Dazu sondert der Pollenschlauch Signalstoffe (RALF-Peptide) aus, mit denen er seine zelluläre Umgebung erkundet und sein Wachstum steuert. Zwei Rezeptoren auf der Zelloberfläche erlauben es dem Pollenschlauch, seine ausgesandten Signalstoffe wahrzunehmen und die Signale ins Zellinnere weiterzuleiten. Außerdem müssen weitere Eiweiße aktiv sein, damit der Pollenschlauch die Signalstoffe erkennen kann: die LRX-Proteine.

Zelleigene Signalstoffe steuern das Wachstum

Die Funktion dieser LRX-Proteine war bislang noch unklar. Nun steht fest: Sie sitzen außerhalb der Zelle in der Zellwand, wo die Signalstoffe andocken können. „Damit nimmt der Pollenschlauch vermutlich Änderungen in der Zellwand wahr und reagiert entsprechend, in dem er etwa sein Wachstum neu ausrichtet“, so Grossniklaus.

Dass dieselbe Zelle, die Signalstoffe produziert, diese auch wahrnimmt, kommt in Pflanzen nur selten vor. Die Wissenschaftler vermuten, dass der schnell wachsende Pollenschlauch so rascher auf Veränderungen in der Umgebung reagieren kann, als wenn er auf Signale von anderen, benachbarten Zellen angewiesen ist. Die Ergebnisse können nun in der Pflanzenzucht Anwendung finden.