Jungbrunnen für Gemüse?
Regulatoren des Chlorophyllstoffwechsels entdeckt
Chlorophylle sind natürliche Farbstoffe, die von Pflanzen gebildet werden, die Photosynthese betreiben. Sie befinden sich in den Chloroplasten. (Bildquelle: © Hajnalka Mahler/Pixabay/CC0)
Wie der Chlorophyllstoffwechsel von Pflanzen abläuft, haben Forscher der Humboldt Universität zu Berlin (HU) näher untersucht. Dabei fanden sie Regulatoren, die für die Koordination von Synthese und Abbau von Chlorophyll verantwortlich sind. Diese neue Entdeckung könnte, so hoffen die Wissenschaftler, zukünftig die Gemüseproduktion optimieren. Konkret geht es um eine gezielte Steuerung von Alterungsprozessen, Haltbarkeit und Lagerfähigkeit der Produkte.
Bei Chlorophyll handelt es sich um das am häufigsten vorkommende Pigment auf unserem Planeten. Pflanzen nutzen den grünen Farbstoff, um Sonnenlicht zu absorbieren und mit der daraus gewonnenen Energie Zucker zu produzieren (Photosynthese). Mit Beginn der Samenkeimung beginnt sofort die Chlorophyllsynthese, aber am Ende der Wachstumsphase kommt es auch wieder zu einem Abbau der Pigmente.
Neue Einblicke in Chlorophyllstoffwechsel
Vielleicht könnte man in der Zukunft mit Hilfe von BCM-Regulatoren grünes Gemüse länger haltbar und lagerfähiger machen.
Bildquelle: © Shingo_No/ pixabay, CC0
Die Wissenschaftler wollten mit ihrer Arbeit mehr über die Regulation des Chlorophyllstoffwechsels erfahren. Sie stießen in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) auf zwei sich ähnelnde Regulationsfaktoren: Balance of Chlorophyll Metabolism (BCM) 1 und 2. Diese beiden Faktoren kontrollieren, wann und wie schnell Chlorophyll gebildet wird bzw. wann der Abbau des Chlorophylls beginnt. Die Regulatoren steuern dazu gleichzeitig zwei antagonistische Chlorophyllstoffwechselwege:
- Sie interagieren mit dem Regulator Genomes Uncoupled 4 (GUN4), der wiederum das erste Enzym des Chlorophyllsynthesewegs, die Magnesium Chelatase, stimuliert.
- Sie destabilisieren gleichzeitig das Stay-Green 1 Protein, das erste Enzym des Chlorophyllabbauweges.
Somit verstärken BCM1 und BCM2 die Synthese von Chlorophyll und unterdrücken den Abbau der Pigmente.
Alles zu seiner Zeit
BCM1 und BCM2 haben ähnliche Funktionsweisen, werden aber in unterschiedlichen Entwicklungsstadien der Pflanze hergestellt. BCM1 entsteht im frühen Entwicklungsstadium der Pflanze, BCM2 nur kurz zu Beginn des pflanzlichen Alterungsprozesses (Seneszenz). Beide Faktoren sind damit die Schlüsselelemente einer feinregulierten posttranslationalen Kontrolle des Chlorophyllgehalts über die verschiedenen Entwicklungsstadien hinweg.
Lerneffekt für frisches Gemüse?
Die Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass mit Hilfe der BCM-Regulatoren Chlorophyllgehalt und Dauer des grünen Zustandes von den Züchtern gesteuert werden kann, aber auch Blütenbildung und Reifung. Vielleicht ist es so auch möglich, grünes Gemüse haltbarer und lagerfähiger zu machen.
Quelle:
Wang, P. et al. (2020): Posttranslational coordination of chlorophyll biosynthesis and breakdown by BCMs maintains chlorophyll homeostasis during leaf development. In: Nature Communications, (20. März 2020), doi: 10.1038/s41467-020-14992-9.
Zum Weiterlesen:
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- Photosynthese optimieren - Neuer CETCH-Zyklus erhöht die Photosyntheserate
Titelbild: Chlorophylle sind natürliche Farbstoffe, die von Pflanzen gebildet werden, die Photosynthese betreiben. Sie befinden sich in den Chloroplasten. (Bildquelle: © Hajnalka Mahler/Pixabay/CC0)
