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Ein Forscherteam der ETH Zürich hat in Zusammenarbeit mit Forscherinnen und Forschern aus Polen und England wichtige Erkenntnisse über die Blattentwicklung in Pflanzen gewonnen. Das Eiweiss Expansin spielt dabei eine wichtige Rolle. Die Resultate lassen zusammen mit der bereits bekannten Funktion des Expansins die Dehnbarkeit einer Zellwand als Schlüsselfaktor für die Formgebung erscheinen.
Eine Gruppe von Forschenden des Instituts für Pflanzenwissenschaften der ETH sowie der Universität Gdansk/Polen und der University of York/England zeigte in einer Studie, dass das Eiweiss Expansin die Blattbildung in einer Pflanze auslösen und die Bildung der Blattformen be-einflussen kann. Bereits seit einiger Zeit ist bekannt, dass das Protein die Dehnbarkeit der Zellwand moduliert. Ziel der Untersuchungen der Gruppe um Dr. Andrew Fleming war es, zu zeigen, welche spezifische Aufgabe das Eiweiss bei der Blattentwicklung übernimmt.
Künstliche Aktivierung
Die Forschergruppe führte ihre Experimente an Tabakpflanzen durch. In diese wurde ein zusätzliches Expansin-Gen eingeschleust, das durch die Beigabe des Antibiotikums Tetracyclin aktiviert werden konnte. Ein System mit Antibiotikum als Auslöser eignet sich als Versuchssystem am besten, weil es am robustesten ist, erklärt Fleming.
Tetracyclin wurde als Paste auf die präparierten Pflanzen aufgetragen. Die Forschenden beschränkten sich dabei auf zwei Orte innerhalb der Pflanze, um den Expansineffekt in den Tabaksetzlingen zu untersuchen: die Flanke frisch gesprossener Blätter und eine Stelle im Bildungsgewebe, an der natürlicherweise das nächste Blatt entsteht.
Blattabfolge modifiziert
Die Provokation war erfolgreich: es entstanden neue Blätter am "falschen" Ort. Die Struktur und Morphologie der künstlich hervorgerufenen Blätter zeigten keine Unterschiede zu normalen Blättern. Diese künstliche Blattbildung hatte zudem zur Folge, dass die gesamte nachfolgende Blattanordnung umgekehrt wurde. Sprossen bei einer Tabakpflanze die Blätter nacheinander im Gegenuhrzeigersinn, so entstanden die Blätter, die auf das künstlich hervorgerufene Blatt folgten, im Uhrzeigersinn.
Die Flanken junger Blätter, die mit der Expansinpaste behandelt worden waren, reagierten zudem mit einem verstärkten lokalen Wachstum. Die so entstandenen Auswüchse befanden sich jeweils nur auf der Seite, auf welcher induziert worden war. Die Gegenseite wies eine normale Morphologie auf.
Dehnbarkeit als Schlüsselfaktor
Die Resultate lassen zusammen mit der bereits bekannten Funktion des Expansins die Dehnbarkeit einer Zellwand als Schlüsselfaktor für die Formgebung erscheinen. Dies widerspricht der traditionellen Sicht, dass zuerst Zellteilungen und erst danach Zellvergrösserungen die Blattausformung bestimmen. Diese Ansicht wurde gemäss Fleming auch durch Experimente in Frage gestellt, die zeigten, dass durch künstlich herbeigeführte Zellteilung keine grösseren Formveränderungen eintreten.
Die gezielte Vergrösserung von Pflanzenteilen dürfte im Bereich der Nutzpflanzenzüchtung auf grosses Interesse stossen. Denkbar wäre zum Beispiel durch klassische Züchtung oder biotechnologische Methoden die Expansin - Konzentration zu verändern und damit eine erhöhte Wachstumsrate und eine grössere Anzahl Blätter zu ermöglichen.
Die Erkenntnisse des Forscherteams wurden kürzlich in den "Proceedings of the National Academy of Sciences" veröffentlicht.
Nähere Informationen erhalten Sie bei:
ETH Zürich
Dr. Andrew James Fleming
Pflanzenwissenschaften
Universitätstrasse 2
CH-8092 Zürich
++41 1 632 5959
andrew.fleming@ipw.biol.ethz.ch
http://www.cc.ethz.ch/medieninfo
Expansin am Blattrand führt zu Beulen (Bild: Andrew Fleming)
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Expansin bringt nicht nur Blätter aus der Form, sondern bewirkt auch eine Umkehrung der Blattanordnu ...
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Criteria of this press release:
Biology, Chemistry, Information technology, Zoology / agricultural and forest sciences
transregional, national
Research results
German
Expansin am Blattrand führt zu Beulen (Bild: Andrew Fleming)
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Expansin bringt nicht nur Blätter aus der Form, sondern bewirkt auch eine Umkehrung der Blattanordnu ...
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