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Mit diesen winzig kleinen Arabidopsis-Keimlingen beginnt die Arbeit im Labor.

Biologie

Wie Pflanzen ihren Zuckerhaushalt regulieren

Die Funktion des Regulatorproteins SPL7 in der Nährstoffaufnahme aus dem Boden war bereits bekannt. Nun zeigt sich, dass dieses Protein auch in einem ganz anderen Zusammenhang eine Rolle spielt.

Als wichtige Nährstoffe vermitteln Metalle, beispielsweise Kupfer, die Funktionen vieler Proteine. Ist dieses Element Mangelware, können Pflanzen seine Aufnahme steigern und schalten auf kupferunabhängigere Stoffwechselwege um. Entscheidend dafür ist das Protein Squamosa Promoter-Binding Protein-Like 7, kurz SPL7. Es gehört zu der Gruppe von Proteinen, die regulieren können, welche Gene verstärkt abgelesen und somit welche Proteine vermehrt hergestellt werden. Wie Forschende der RUB nun herausfanden, ist SPL7 zusätzlich auch für den Energiestoffwechsel unerlässlich.

Das berichtet ein Team um Prof. Dr. Ute Krämer vom Lehrstuhl für Molekulargenetik und Physiologie der Pflanzen der RUB gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der Max-Planck-Institute für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln und für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam in der Zeitschrift „The Plant Cell“, online veröffentlicht am 22. Juli 2022.

Erkenntnisse für die Biotechnologie

Pflanzen stellen in der Fotosynthese aus Kohlendioxid und Wasser allein mittels Lichtenergie Zucker her. Daraus gehen energiereiche Stoffe hervor, welche die Grundlage allen Lebens auf der Erde sind. „Das in dieser Studie verbesserte Verständnis davon, wie Pflanzen ihren Zuckerhaushalt steuern, kann für die Entwicklung von neuen pflanzenbasierten biotechnologischen Verfahren nützlich sein“, sagt Ute Krämer. „Die Erkenntnisse könnten auch helfen, landwirtschaftliche Erträge auf Kupfermangelböden zu steigern.“

Blind für den eigenen Energiestatus

Das Bochumer Team untersuchte Mutanten der Modellpflanze Arabidopsis, die das Protein SPL7 nicht herstellen können. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fanden heraus, dass diese Mutanten Zucker nicht verwerteten, sondern in ihren Geweben anreicherten. Obwohl sie viel Zucker, also viel Energie, zur Verfügung hatten, wuchsen sie kaum. „Wir vermuten, dass Mutanten ohne SPL7 darin beeinträchtigt sind, ihren hohen Energiestatus zu erkennen oder ihn in entsprechende Wachstumsreaktionen umzusetzen“, folgert Krämer.

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