Alle Storys
Folgen
Keine Story von Technische Universität München mehr verpassen.

Technische Universität München

Länge von Pflanzenwurzeln wird durch Hormone gesteuert

TECHNISCHE UNIVERSITÄT MÜNCHEN

Corporate Communications Center

Tel.: +49 8161 71 5403 - E-Mail: presse@tum.de

Dieser Text im Web: https://www.tum.de/nc/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/details/36256/

Bildmaterial mit hoher Auflösung: https://mediatum.ub.tum.de/1576953

PRESSEMITTEILUNG

Länge von Pflanzenwurzeln wird durch Hormone gesteuert

Molekulare Bremse für das Wurzelwachstum

Die dynamische Änderung des Wurzelwachstums von Pflanzen ist wichtig für ihre Anpassung an Bodenbedingungen. Nährstoffe oder Feuchtigkeit können je nach Standort in höheren oder tieferen Bodenschichten vorkommen. Daher ist je nach Situation eine kurze oder eine lange Wurzel vorteilhaft. Caroline Gutjahr, Professorin für Pflanzengenetik an der Technischen Universität München (TUM), erforscht mit ihrem Team, wie Pflanzenhormone das Wachstum der Wurzeln beeinflussen.

Wurzeln sind essentiell für die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen, für die Verankerung im Boden aber auch für die Interaktion und Kommunikation mit Bodenmikroorganismen. Eine lange Wurzel ermöglicht zum Beispiel bei Trockenheit an tiefere, feuchtere Bodenschichten zu gelangen. Eine flachere Wurzel mit vielen Wurzelhaaren ist gut für die Phosphataufnahme, da Phosphat meistens in den oberen Bodenschichten zu finden ist.

Caroline Gutjahr, Professorin für Pflanzengenetik an der TUM School of Life Sciences in Weihenstephan, und ihr Team fanden neue Kommunikationswege von Hormonen, die das Wachstum von Pflanzenwurzeln beeinflussen.

Warum manche Pflanzenwurzeln lange und andere kurze Haare haben

"Es hat sich gezeigt, dass das Protein SMAX1 die Produktion von Ethylen bremst", sagt Caroline Gutjahr. Ethylen ist ein Pflanzenhormon und gilt als Auslöser oder Beschleuniger der Reifung zahlreicher Früchte und Gemüse, doch es kann auch noch andere Vorgänge in Pflanzen auslösen. Wenn weniger des gasförmigen Hormons in der Pflanze erzeugt wird, regt dies die Pflanze dazu an, lange Wurzeln und kurze Wurzelhaare wachsen zu lassen.

Die Bremse SMAX1 kann gelöst werden, wenn der sogenannte Karrikin-Signalweg, aktiviert wird, wodurch ein weiteres Hormon ins Spiel kommt. Dadurch wird die Herstellung von Ethylen angeschaltet, was dazu führt, dass die Wurzeln kurz bleiben und die Wurzelhaare in die Länge wachsen.

Damit ist es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern erstmals gelungen, die molekularen Vorgänge, die durch den Karrikin-Signalweg angeschaltet werden, nachzuvollziehen und zu zeigen, durch welche molekularen Mechanismen dieser Signalweg Entwicklungsprozesse in Pflanzen reguliert.

Diversität der Pflanzen zeigt sich auch in molekularen Mechanismen

"Überraschenderweise hat dieser Mechanismus einen enormen Einfluss auf die Wurzeln des Hülsenfrüchtlers Lotus japonicus, der Modellpflanze für Erbsen, Bohnen und Linsen, an der wir unsere Studie durchführten", sagt Gutjahr.

Einen viel schwächeren Einfluss hingegen beobachtete das Forschungsteam bei den Wurzeln einer anderen Modellpflanze, der Arabidopsis thaliana oder Ackerschmalwand, die mit den Kohlgewächsen verwandt ist.

"Das zeigt, dass die Diversität der Pflanzen sich nicht nur im Aussehen widerspiegelt, sondern auch in der Wirkung ihrer molekularen Schaltmechanismen auf das Wachstum", folgert die Forscherin.

Verbesserung des Wurzelwachstums relevant für landwirtschaftliche Züchtungen

"Wenn wir genauer verstehen, wie Wurzelwachstum auf molekularer Ebene und in Abstimmung mit Umweltreizen reguliert wird, können wir Pflanzen für die Landwirtschaft züchten, welche besser mit ungünstigen Umweltbedingungen zurechtkommen und damit auch unter diesen ungünstigen Bedingungen Ertrag bringen", sagt die Wissenschaftlerin.

Daher erforscht ihre Arbeitsgruppe nun, wie die identifizierten Hormonsignalwege (Karrikin- und Ethylen-Signalweg) auf unterschiedliche Umweltbedingungen reagieren. Damit möchten sie herausfinden, wie diese beiden Signalwege gemeinsam mit den Fühlern zusammenarbeiten, mit denen eine Pflanze verschiedene Umwelteinflüsse wahrnimmt. Dann können sie das Wurzelwachstum an diese Umweltbedingungen so anpassen, dass es für die Pflanze möglichst gewinnbringend ist.

Publikation:

Carbonnel, S., Das, D., Varshney, K., Kolodziej, M.C., Villaécija-Aguilar, J.A., Gutjahr, C. (2020): The karrikin signaling regulator SMAX1 controls Lotus japonicus root and root hair development by suppressing ethylene biosynthesis. In: PNAS, 117: 21757-21765.

Mehr Informationen:

Die dieser Publikation zugrundeliegenden Arbeiten wurden gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Emmy Noether-Programms (AG Gutjahr). Ein Co-Autor (Kartikye Varshney) hat zudem ein DAAD Stipendium für Doktoranden erhalten.

Hochauflösende Bilder: https://mediatum.ub.tum.de/1576953

Kontakt:

Prof. Dr. Caroline Gutjahr

Professur für Pflanzengenetik

TUM School of Life Sciences

Technische Universität München

Emil Ramann Str. 4, 85354 Freising-Weihenstephan

E-Mail: caroline.gutjahr[at]tum.de

https://www.genetik.wzw.tum.de

Die Technische Universität München (TUM) ist mit rund 600 Professorinnen und Professoren, 43.000 Studierenden sowie 10.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern eine der forschungsstärksten Technischen Universitäten Europas. Ihre Schwerpunkte sind die Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften und Medizin, verknüpft mit den Wirtschafts- und Sozialwissenschaften. Die TUM handelt als unternehmerische Universität, die Talente fördert und Mehrwert für die Gesellschaft schafft. Dabei profitiert sie von starken Partnern in Wissenschaft und Wirtschaft. Weltweit ist sie mit dem Campus TUM Asia in Singapur sowie Verbindungsbüros in Brüssel, Mumbai, Peking, San Francisco und São Paulo vertreten. An der TUM haben Nobelpreisträger und Erfinder wie Rudolf Diesel, Carl von Linde und Rudolf Mößbauer geforscht. 2006, 2012 und 2019 wurde sie als Exzellenzuniversität ausgezeichnet. In internationalen Rankings gehört sie regelmäßig zu den besten Universitäten Deutschlands. www.tum.de

Weitere Storys: Technische Universität München
Weitere Storys: Technische Universität München
  • 22.10.2020 – 11:01

    PISA-Studie: Jugendliche gut informiert, weniger engagiert

    TECHNISCHE UNIVERSITÄT MÜNCHEN Corporate Communications Center Tel.: +49 89 289 22798 - E-Mail: presse@tum.de - Web: www.tum.de PRESSEMITTEILUNG Gut informiert, weniger engagiert PISA-Studie befragt Jugendliche zu globalen und interkulturellen Themen Jugendliche in Deutschland fühlen sich gut über globale Fragen wie Armut und Klimawandel informiert, trauen sich Beurteilungen zu diesen Themen zu und bekunden Respekt ...

  • 21.10.2020 – 12:04

    TUM Venture Labs take support of high-tech start-ups to a new level

    TECHNICAL UNIVERSITY OF MUNICH Corporate Communications Center phone: +49 89 289 22798 - email: presse@tum.de - web: www.tum.de This text on the web: https://www.tum.de/nc/en/about-tum/news/press-releases/details/36262/ NEWS RELEASE Building Europe’s leading innovation hub TUM Venture Labs take support of high-tech start-ups to a new level The Technical University of Munich (TUM) and its affiliated institute ...