Untersuchung der Schwerkraft-veränderten Signalkette in Pflanzen



Im Gegensatz zu den meisten Tieren sind Pflanzen an ihren Wachstumsort gebunden. Trotzdem reagieren sie hoch empfindlich auf Änderungen der Schwerkraft-Richtung, also auf Lageänderungen. So können Pflanzen sich nach einem Sturm wieder aufrichten oder neue Wurzeln bilden, die in die Erde wachsen. Wie nehmen Pflanzen das Schwerefeld der Erde wahr und wie können sie ihre Wachstumsrichtung entlang des Schwerkraft-Feldes ausrichten?

Wie der molekulare Wirkungsmechanismus dieses als Gravitropismus bezeichneten Vorgangs funktioniert, ist bislang nur ansatzweise bekannt. Es wird vermutet, dass durch Verlagerung kleiner Partikel, sogenannter Statolithen, in speziellen Wurzel- oder Sproßzellen ein Reiz ausgeübt wird, der von bestimmten Sensorproteinen auf spezifische Signalketten übertragen wird. Es liegen bislang jedoch weder Informationen zur molekularen Natur dieser Sensoren noch zur frühen Signalübertragung vor. Das Parabelflug-Experiment der Freiburger Biologen soll zur Klärung dieser Fragen beitragen.

Die im Verlauf des Parabelflugs auf die Schwerkraft-wahrnehmenden Zellen ausgeübten Kräfte bieten einzigartige Bedingungen, um die Schwerkraft-Erkennung und frühe Signalverarbeitung zu untersuchen. Als Testobjekt setzen die Wissenschaftler die weltweit als Modell genutzte Pflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) ein. Junge Keimlinge werden während der kurzen Mikrogravitationsphasen der Schwerlosigkeit ausgesetzt und für spätere molekulare und biochemische Untersuchungen sofort schock-gefroren. Das Experiment soll dazu beitragen, zu klären, ob unter diesen Bedingungen Veränderungen in der Genexpression oder in der Protein-Zusammensetzung auftreten.


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Prof. Klaus Palme
Universität Freiburg
, Institut für Biologie II/Botanik
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