Wochenchronik: Pflanzenforschung und Botanik #23 (2020)

Die beiden Membranproteine GPT1 und GPT2 importieren aktivierte Glucose in Form von Glucose-6-Phosphat in die Plastiden, um den oxidativen Pentosephosphatweg mit „Futter“ zu versorgen. Da es Hinweise darauf gab, dass die drei oxidativen Schritte dieses Stoffwechselwegs auch in den Peroxisomen ablaufen können, untersuchten Pflanzenforscher*innen ob sie gleichzeitig an zwei verschiedene Orte in derselben Zelle dirigiert werden. Wie die Forschenden der Wilhelms-Universität Münster (WWU) und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) herausfanden, wird nur GPT1 wird auf zwei Zellorganellen verteilt – dabei führt der alternative Weg des Membranproteins über das Endoplasmatische Retikulum. Letztendlich schafft GPT1 damit an zwei Orten gleichzeitig die Voraussetzung dafür, dass Reduktionskraft bereitgestellt wird – also die Fähigkeit, Elektronen zu übertragen. „Unsere Studie zeigt, dass der oxidative Pentosephosphatweg nicht nur in Plastiden und im Zellplasma, sondern auch in Peroxisomen eine Hauptquelle für das energiereiche Ko-Enzym NADPH darstellen kann“, betont Studienleiterin Prof. Dr. Antje von Schaewen von der WWU. Die Wissenschaftler*innen vermuten, dass Pflanzen, bei denen dieser Stoffwechselweg in Peroxisomen blockiert ist, weniger stressresistent sein könnten. Die Studie ist in der Fachzeitschrift The Plant Cell (DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.19.00959) erschienen.

Quelle: WWU

Pflanzen wie Bohnen, Erbsen, Klee und andere Hülsenfrüchtle leben in Symbiose mit Knöllchenbakterien, wovon beide profitieren. Bisher war die wissenschaftliche Sicht auf diese Symbiose recht simpel: Die Pflanze bezieht von den Bakterien Ammonium, und die Bakterien erhalten im Gegenzug von der Pflanze kohlenstoffreiche Karbonsäuremoleküle. Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) schildern nun in der Fachzeitschrift Molecular Systems Biology (DOI: http://dx.doi.org/10.15252/msb.20199419), dass dieses Zusammenspiel zwischen Pflanze und Bakterien komplexer ist: Die Bakterien beziehen von der Pflanze neben dem Kohlenstoff auch die stickstoffreiche Aminosäure Arginin. "Unsere neuen Erkenntnisse werden es ermöglichen, die Abhängigkeit der Landwirtschaft vom Ammoniumdünger zu verringern und damit die Landwirtschaft nachhaltiger zu gestalten," folgert Beat Christen, Professor für experimentelle Systembiologie der ETH Zürich. Ihre Ergebnisse könnten helfen, mit Biotechnologie die Landwirtschaft nachhaltiger zu gestalten.

Quelle: ETH Zürich

Obwohl die meisten Pflanzenarten zwittrig sind, ist bei der Evolution vieler Baumarten und verschiedener Nutzpflanzen eine Trennung der Geschlechter (Diözie) entstanden. Die zugrunde liegende Genetik ist allerdings weitestgehend unbekannt. Ein internationales Forschungsteam unter Führung des Thünen-Instituts für Forstgenetik konnte zeigen, dass bei Pappeln ein einzelnes Gen für die Geschlechtsbestimmung verantwortlich ist. Ob eine Pappel männlich oder weiblich wird, liegt an der Aktivität eines einzelnen Gens – des Gens ARR17. Die jetzt in der Fachzeitschrift Nature Plants veröffentlichten Ergebnisse (https://www.nature.com/articles/s41477-020-0672-9) sind von allgemeiner Bedeutung für das Verständnis und die Züchtung getrenntgeschlechtlicher Pflanzen.

Quelle: Thünen-Institut für Forstgenetik

Normalerweise enthält jede somatische Zelle in einem Organismus die gleiche Erbinformation. Forschende haben nun erstmalig einen Prozess aufgeklärt, der zu gewebespezifischen Unterschieden in der DNA-Zusammensetzung in Pflanzen führt. Die Wissenschaftler*innen konzentrierten sich bei ihren Untersuchungen auf die organspezifische Eliminierung von B-Chromosomen im Ziegengras, Aegilops speltoides und publizierten ihre Arbeit im Fachjournal Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-020-16594-x). Wie Prof. Andreas Houben vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben erklärt: "Die Eliminierung der B-Chromosomen erfolgt aufgrund einer mitotischen Fehlverteilung. Das bedeutet, dass der zelluläre Transport der B-Chromosomen gestört ist und als Folge davon die B-Chromosomen von den regulären Chromosomen getrennt werden. Im letzten Schritt der Eliminierung wird die DNA der B-Chromosomen abgebaut.“ Mit einer ungewöhnlich hohen Effizienz von 100 Prozent könnte dieser Mechanismus der programmierten Chromosomen-Eliminierung zu einem wertvollen Werkzeug in der Züchtung und Medizin werden.

Quelle: IPK Gatersleben (pdf)

Mit dem Webvideo-Wettbewerb Fast Forward Science sucht Wissenschaft im Dialog (WiD) wieder die besten Videos zu Wissenschaft und Forschung. Bis zum 26. Juli 2020 können Studierende, Forschende, Kommunikatorinnen und Kommunikatoren, YouTuberinnen und YouTuber sowie alle, die sich für Wissenschaft beispielsweise auf Instagram interessieren, ihre Videos einreichen. Ob zur aktuellen Corona-Pandemie, zu mittelalterlicher Geschichte oder einem physikalischen Phänomen – bei Thema, Kreativität und Format sind keine Grenzen gesetzt. Es werden Videos in drei Hauptkategorien gekürt werden.

Quelle: FastForwardScience.de