Neues bildgebendes Verfahren zur quantitativen Visualisierung von Saccharose in Pflanzen entwickelt

idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
idw-Abo
Medienpartner:
Wissenschaftsjahr


Teilen: 
07.01.2019 15:09

Neues bildgebendes Verfahren zur quantitativen Visualisierung von Saccharose in Pflanzen entwickelt

Regina Devrient Presse und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung

    Saccharose ist die primäre Transportform von Zuckern in Pflanzen. Sie spielt damit eine essenzielle Rolle als Energiequelle, aber auch als Signalgeber bei Stress. Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben haben ein neuartiges Verfahren zur Visualisierung von Saccharose auf einer bisher noch nicht erreichten mikroskopischen Ebene entwickelt. Durch diese neue Technologie kann die Zuckerkonzentration in verschiedenen, pflanzlichen Geweben exakt bestimmt werden. Somit steht Forschern ein neues Präzisionswerkzeug zur Untersuchung von Zuckertransport und Ertragspotenzialen in Kulturpflanzen zur Verfügung.

    Saccharose ist die wichtigste Energiequelle, die Hauptspeicherform für Zucker und ein Signalstoff. Aufgrund ihrer elementaren Aufgaben beeinflusst Saccharose fast alle Prozesse innerhalb der Pflanze. Methoden zur Quantifizierung der Saccharose stehen zur Verfügung, jedoch liefern sie keinerlei Informationen zur lokalen Verteilung in den jeweiligen Geweben und Organen. Und genau diese Verteilungsmuster sind ausschlaggebend für die physiologischen Funktionen der Pflanze, erlauben sie doch Aussagen zum Zuckertransport, zur Speicheraktivität und Ertragsbildung.

    Bisherige bildgebende Verfahren für die Kartierung von Saccharose sind entweder nicht quantitativ, zu unspezifisch oder verlangen gar eine genetische Veränderung der zu untersuchenden Pflanze, was für die Anwendung bei Kulturpflanzen problematisch wäre. Forscher der Arbeitsgruppe von Dr. Ljudmilla Borisjuk des IPK Gatersleben entwickelten nunmehr ein Verfahren, welches auf der Fourier-Transformations-Infrarot-Mikrospektroskopie (FTIR) beruht. Die für diese Fragestellung neue Methode ist vergleichsweise einfach durchzuführen und gleichzeitig vielseitig anwendbar. Das FTIR-basierte Verfahren kann die Saccharose-Verteilung in verschiedenen Gewebearten quantitativ bei einer Auflösung von ~ 12 µm über einen weiten Konzentrationsbereich darstellen.

    Das Forscherteam hat die neue Technologie nicht nur bei der Modellpflanze Arabidopsis thaliana sondern auch bei der Kulturpflanze Gerste (Hordeum vulgare) erfolgreich angewandt. In Gerste konnten dadurch grundlegende Annahmen bezüglich der Saccharose-Verteilung in verschiedenen Leitgeweben bestätigt werden. Unerwartet war der Befund, dass das Phloem im Getreidehalm Leitbahnen mit verschiedenem Saccharose-Gehalt besitzt. Die physiologischen Mechanismen hierfür sind noch unbekannt. In der Keimachse der Arabidopsis sweet-Mutante konnten die Forscher zudem eine unerwartete Umverteilung der dortigen Saccharose aufzeigen. Ebenfalls bedeutsam erscheint, dass das neue Verfahren nicht nur auf Saccharose beschränkt ist, sondern auch für die Analyse weiterer pflanzlicher Inhaltsstoffe anwendbar ist.

    Die neue Methode ist ein wichtiges Werkzeug für die Pflanzenzucht zur Ermittlung von Saccharose-Transportkapazitäten. Das Verfahren findet nun bereits eine breite Anwendung bei Untersuchungen zum Assimilattransport in anderen wichtigen Kulturpflanzen - neben der Gerste in Weizen, Raps und Mais sowie weiteren Pflanzenarten.


    Wissenschaftliche Ansprechpartner:

    Dr. Hardy Rolletschek (IPK Gatersleben)
    Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben
    Tel.: +49 39482 5686,
    E-mail: rollet@ipk-gatersleben.de
    Web: https://www.ipk-gatersleben.de/molekulare-genetik/assimilat-allokation-und-nmr/


    Originalpublikation:

    André Guendel, Hardy Rolletschek, Steffen Wagner, Aleksandra Muszynska, Ljudmilla Borisjuk (2018), „Micro Imaging Displays the Sucrose Landscape within and along Its Allocation Pathways”, Plant Physiology, DOI: https://doi.org/10.1104/pp.18.00947


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, Studierende, Wissenschaftler
    Biologie, Tier / Land / Forst, Umwelt / Ökologie
    überregional
    Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
    Deutsch


    Saccharoseverteilung im Halm der Gerstenpflanze (Hordeum vulgare): Gefrierschnitt (links) und Karte der Saccharoseverteilung (rechts) gemessen mittels FTIR Mikrospektroskopie.


    Zum Download

    x

    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).

    Cookies optimieren die Bereitstellung unserer Dienste. Durch das Weitersurfen auf idw-online.de erklären Sie sich mit der Verwendung von Cookies einverstanden. Datenschutzerklärung
    Okay