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Freiburger Forschende haben einen Mechanismus entdeckt, durch den Pflanzenhormone gezielt reguliert werden, um das Wachstum den Umweltbedingungen anzupassen – gesteuert durch die sogenannte ERAD-Maschinerie.
Die Studie ist in der Fachzeitschrift Science Advances erschienen.
Die Ergebnisse könnten künftig dazu beitragen, Nutzpflanzen widerstandsfähiger und die Landwirtschaft damit nachhaltiger zu machen.
Wie schafft es eine Pflanze, ihr Wachstum schnell an wechselnde Umweltbedingungen anzupassen? Ein Forschungsteam der Universität Freiburg um den Pflanzenphysiologen Prof. Dr. Jürgen Kleine-Vehn hat einen bislang unbekannten Mechanismus hierzu entdeckt: Eine Art zelluläre Abbau-Maschinerie wirkt im Hintergrund wie ein Schalter, der entscheidet, ob das Pflanzenhormon Auxin verfügbar ist oder nicht. Mit diesem Mechanismus kann die Pflanze auf die Umwelt reagieren und ihr Wachstum dynamisch regulieren – sei es das Wurzelwachstum im Boden oder die Sprosskrümmung zum Licht. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Science Advances erschienen.
PILS-Proteine als Torwächter
Im Zentrum des neu entdeckten Steuerungsmechanismus stehen die sogenannten PILS-Proteine. Sie wirken wie Torwächter: Mal halten sie Auxin im Inneren der Zelle zurück, mal geben sie es für Wachstum frei. Welche Entscheidung fällt, hängt davon ab, wie viele dieser Proteine vorhanden sind. Die Freiburger Forschenden konnten nun zeigen, dass eine zelluläre Abbau-Maschinerie, die sogenannte ERAD-Maschinerie, die Zahl der PILS-Proteine nach Bedarf reguliert. Wird Auxin bei Umgebungsveränderungen benötigt, werden die Torwächter abgebaut – die Pflanze verändert den Wachstumsmodus. Bei stabilen Bedingungen dagegen bleiben die Proteine bestehen und bremsen die Hormonantwort.
Möglicher Schlüssel für nachhaltige Landwirtschaft
„Man kann sich diesen Mechanismus vorstellen wie einen molekularen Schalter“, sagt Studienleiter Kleine-Vehn. „Die Pflanze entscheidet, ob Auxin wirkt oder nicht – und passt ihr Wachstum damit flexibel an die Umwelt an.“ Die Entdeckung eröffnet einen neuen Blick auf die feine Steuerung pflanzlicher Entwicklung. Sie zeigt, wie eng innere Kontrollmechanismen und äußere Signale ineinandergreifen.
Auch Seinab Noura, Biologin an der Universität Freiburg und Erstautorin, betont die Bedeutung der Ergebnisse: „Wenn wir solche Mechanismen gezielt nutzen, könnten Nutzpflanzen widerstandsfähiger gegenüber Stress werden.“ Langfristig könnte dieses Wissen damit auch helfen, Pflanzen robuster gegen Klimaveränderungen zu machen – ein Schlüssel für die nachhaltige Landwirtschaft der Zukunft.
Weitere Informationen:
Originalpublikation: Seinab Noura, Jonathan Ferreira Da Silva Santos, Elena Feraru, Sebastian N.W. Hoernstein, Mugurel I. Feraru, Laura Montero-Morales, Ann-Kathrin Rößling, David Scheuring, Richard Strasser, Pitter F. Huesgen, Sascha Waidmann, Jürgen Kleine-Vehn: ERAD machinery controls the conditional turnover of PIN-LIKES in plants. In: Science Advances. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adx5027
Prof. Dr. Jürgen Kleine-Vehn ist Professor für Molekulare Pflanzenphysiologie an der Fakultät für Biologie der Universität Freiburg. Seit 2024 ist er auch Sprecher des Exzellenzclusters CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies. Sein Forschungsschwerpunkt ist die molekulare Zellbiologie der Pflanzen.
Die Arbeit entstand im Rahmen des Exzellenzclusters CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies an der Universität Freiburg und wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx5027
https://uni-freiburg.de/wachstums-schalter-fuer-anpassungsfaehigkeit-von-pflanze...
Arabidopsis Pflanze in Laborbedingung.
Source: Jürgen Kleine-Vehn
Copyright: Jürgen Kleine-Vehn
Criteria of this press release:
Journalists, all interested persons
Biology, Environment / ecology
transregional, national
Research results
German
Arabidopsis Pflanze in Laborbedingung.
Source: Jürgen Kleine-Vehn
Copyright: Jürgen Kleine-Vehn
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