Teamwork zweier Pflanzenhormone
Wachstumshormone werden erforscht. (Quelle: © iStockphoto.com/Sandra Cunningham)
Das Zusammenspiel von Wachstumshormonen bietet noch immer ein großes Forschungsfeld in der Pflanzenforschung. Ein deutsches Forscherteam untersuchte an der Ackerschmalwand die beiden „wichtigsten“ Wachstumshormone und stellte „Solisten“ in Frage…
Aus einem winzigen Gewebebereich an der Spitze einer jungen Pflanze entwickeln sich Blätter, Blüten, Stängel und Samen. Die in diesem kleinen Gewebebereich enthaltenen Stammzellen ermöglichen, dass Pflanzen über lange Zeit hinweg stets weiter wachsen und verschiedene Organe neu ausbilden können.
Wachstumsdefekte nach Inaktivierung der Gene ARR7 und ARR15. Links: Kontrollpflanze, rechts: Pflanze nach der Inaktivierung beider Gene. Unterer Bildrand: Wachstumszonen der entsprechenden Pflanzen, die mit einem Rasterelektronenmikroskop untersucht wurden. Im Zentrum ist die Stammzellzone zu erkennen, an deren Peripherie sich neue Blüten bilden.
Bildquelle: Jan Lohmann, Universität Heidelberg
Benötigt die Pflanze beispielsweise ein weiteres Blatt, so kommt das Wachstumshormon Auxin ins Spiel. Dieses bewirkt, dass die Zellen sich aus dem Stammzellenpool des winzigen Gewebebereichs bewegen und das erforderliche neue Blatt an der dafür vorgesehenen Stelle ausbildet. Die Aufgabe des Gegenspielers, des Hormons Cytokinin, hingegen ist es, die Anzahl der Pflanzenzellen und damit das Wachstumspotential der Pflanze aufrechtzuerhalten.
Ein Forscherteam unter Leitung von Prof. Dr. Jan Lohmann, Stammzellbiologe an der Universität Heidelberg, wollte nun mit Experimenten an der Ackerschmalwand Genaueres über die Wirkung des Hormons Auxin im Wachstumsvorgang erfahren. Es zeigte sich, dass das Hormon Auxin direkt mit dem „Aufgabenbereich“ von Cytokinin verwoben ist: Cytokinin aktiviert zwei Gene, die wiederum die Wirkung von Cytokinin hemmen. Im Gegenzug hemmt Auxin die aktivierten Gene und verstärkt im Umkehrschluss die Wirkung von Cytokinin.
Lohmann spricht Auxin zwei Wirkungen zu. Auf der einen Seite regt Auxin die Ausbildung von Organen an. Auf der anderen Seite sorgt Auxin dafür, dass genügend Stammzellen nachgeliefert werden können. Dies ist für das Überleben der Pflanzen von größter Bedeutung.
Durch die Experimente widerlegte das Forscherteam um Lohmann ursprüngliche Annahmen, dass Auxin und Cytokinin als klare Gegenspieler definiert werden können. Es konnte Nachweis darüber erbracht werden, dass hormonelle und genetische Faktoren in vielfältiger Weise beim Wachstum der Pflanze miteinander verwoben sind.
Quelle:
Zhao, Z. / Andersen, S. U. / Ljung, K. / Dolezal, K. / Miotk, A. / Schultheiss, S. J. / Lohmann, J. U.: Hormonal control of the shoot stem-cell niche, Nature (24 June 2010), doi: 10.1038/nature09126 (link).
