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19. Feb 2019

Altern und Stress bei Pflanzen

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Hallo ihr Lieben, heute gibt es einen neuen Beitrag aus der Arbeitsgruppe von Prof. Humbeck aus der Pflanzenphysiologie. Zusammen mit Wiebke Zschiesche und Olaf Barth so wie vielen anderes Mitarbeitern untersucht die Arbeitsgruppe Blattalterung und der Verhalten von Pflanzen in bestimmten Stresssituationen. Hiermit möchten wir uns für diesen Artikel bei der ganzen Arbeitgruppe bedanken und wünschen euch allen ganz viel Spaß beim lesen! Wurde euer Interesse zu dem Thema geweckt? Habt ihr weitere Spannenden Ideen? Scheut euch nicht uns zu schreiben. Viele weitere spannende Details zur Forschung und zur Arbeitsgruppe selbst findet ihr auf der Homepage der Pflanzenphysiologie.

Altern und Stress bei Pflanzen

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Blattalterung, die auch Blattseneszenz genannt wird. Im Herbst sorgt dieser Prozess vor dem endgültigen Abwurf der Blätter für deren schöne Färbung. Ein weiterer wichtiger Seneszenzprozess ist die sukzessive Alterung der Blätter bei den Getreidepflanzen, die im Lauf des Jahres das Bild unserer Felder bestimmt. Die Blattseneszenz ist ein sehr effizienter Recycling-Prozess, bei dem vorher eingelagerte wertvolle Ressourcen (N, P, S, Metalle etc.), aus den Blättern vor deren Absterben freigesetzt und in andere, wachsende Pflanzenteile transportiert werden. Bei den Getreidepflanzen bestimmt dieser Prozess letztendlich die Qualität und Quantität der wachsenden Körner und ist somit auch von großer agronomischer Bedeutung. Dabei kommt es zu einem geordneten Abbau der Zellen, wobei die meisten Ressourcen in den Chloroplasten eingelagert sind. Diese werden abgebaut und die Photosyntheseleistung wird programmgemäß heruntergefahren.

Uns interessiert dabei das komplexe genetische Programm, welches auf molekularer Ebene die Prozesse der Blattseneszenz reguliert. Wir kennen sogenannte Seneszenz-Gene, die zur Steuerung der Prozesse gezielt induziert werden und konnten erstmals zeigen, dass neben Transkriptionsfaktoren auch epigenetische Mechanismen beteiligt sind. Damit wir dieses Umprogrammieren von einem grünen photosynthetisch aktiven Blatt zu einem gelben/braunen seneszierenden Blatt verstehen, benutzen wir physiologische und molekularbiologische Methoden. Interessanterweise läuft dieser Prozess nicht starr ab, er reagiert vielmehr sehr sensitiv auf Umweltparameter wie Wasserangebot, Lichteinstrahlung oder Pathogenbefall. Die zugrunde liegenden molekularen Regulationsmechanismen und Signalwege sind ein zentrales Forschungsthema in der Arbeitsgruppe. Vor kurzem konnten wir eine neue pflanzenspezifische Proteinklasse identifizieren, die bei den Stressantworten der Pflanze eine zentrale Rolle spielen. Dies sind Metall-bindende Proteine, die von uns HIPP-Proteine getauft wurden (Heavy metal associated Isoprenylated Plant Proteins) und deren Funktion wir an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana aber auch an Getreidepflanzen mit physiologischen, molekularbiologischen und genetischen Ansätzen erforschen.

Wir, das ist ein dynamisches Team aus Bachelor- und Master-Studentinnen/Studenten, technischen Assistentinnen, sowie Doktorandinnen/Doktoranden und Postdocs. Wir sind mit unseren Projekten in einer Reihe von grundlagen- und anwendungsorientierten Forschungsverbünden integriert, wie z.B. dem WissenschaftsCampus Halle „Pflanzliche Bioökonomie“, der internationalen Graduiertenschule AGRIPOLY, dem Landesschwerpunktprogramm Molekulare Biowissenschaften, dem Agrochemischen Institut Piesteritz mit der Kooperation mit der Industrie und der DFG-Graduiertenschule „Communication and Dynamics of Plant Cell Compartments“. Diese Forschungskooperationen bieten ein ideales wissenschaftliches Umfeld, sind aber auch essentiell für die finanzielle Unterstützung mit z.B. Doktorandenstellen und Verbrauchsmaterial für teure molekularbiologische Analysen.

Wiebke Zschiesche, Olaf Barth, Klaus Humbeck

 

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