Pflanzen haben im Zeitraum von Jahrmillionen gelernt, sensitiv auf Umwelteinflüsse zu reagieren. Hierzu gehört auch die Fähigkeit, geringe Änderungen der Schwerkraft zu erfassen und diese in physiologische Reaktionen umzusetzen.
Veränderungen im Transport des Hormons Auxin (Indol-3-Essigsäure) werden schon seit langem als wichtiger Bestandteil der pflanzlichen Antwort auf Schwerkraftänderungen gesehen. Um die Schwerkraftantwort besser zu verstehen, werden Keimlinge der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) verwendet. Bei einer früheren Parabelflugkampagne konnte das Freiburger Wissenschaftlerteam trotz der nur kurz dauernden Veränderungen der Schwerkraft einen wichtigen Einfluss der Auxintransportproteine PIN2 und PIN3 auf die von Schwerkraft und Schwerelosigkeit ausgelösten Regulationsvorgänge in Wurzelzellen feststellen.
Im Vergleich von Wildtyp- Wurzeln und Wurzeln, in denen die Auxintransporter PIN2 oder PIN3 fehlen, wurden massive Änderungen der Genexpression beobachtet. Auf diese Weise kommt es zu einer Neuorganisation metabolischer Stoffwechselwege. In den bisherigen Experimenten wurden ersten Regulationsnetzwerke identifiziert. In dem geplanten Projekt soll nun geprüft werden, welchen Einfluss diese Gene auf die Reaktion der Wurzeln während des Parabelflugs haben. Daher werden in den in der 25. Parabelflugkampagne geplanten Experimenten neben Wildtyppflanzen auch verschiedene Mutanten eingesetzt, in denen entweder das PIN2 oder das PIN3 Protein oder andere für die Reaktion auf Schwerkraftveränderungen wichtigen Proteine fehlen.
Diese Untersuchungen erlauben eine Unterscheidung zwischen Prozessen, die eng an der Gravitationsperzeption liegen, und solchen, die eher nachgeschaltete Prozesse betreffen. Die Pflanzen werden in einer von der AG Gravitationsbiologie (DLR, Köln) neu entwickelten Flughardware, die die Exposition, Beobachtung und chemische Fixierung unter kontrollierten Bedingungen während des Parabelflugs ermöglicht, kultiviert und nach verschiedenen Parabeln chemisch fixiert. Aus den fixierten Wurzeln wird anschließend die RNA extrahiert und mithilfe der NGS (next generation sequencing) Methode untersucht. Diese hochauflösende Untersuchungsmethode erlaubt die sensitive Analyse aller regulatorischen Effekte, die für die biologischen Reaktionen während des Parabelflugs verantwortlich sind.