Wie Keimlingen auch im Dunkeln wachsen können

Keimlinge beziehen ihre Energie, um im Dunkeln zu keimen, aus Lipiden, die im Samen gespeichert sind. Sobald sie ins Licht gelangen, produzieren sie Zucker durch Photosynthese. Wäre es möglich, diesen von Dunkel- und Helligkeit abhängigen Schalter für das Wachstum zu kontrollieren, ließe sich die Produktion ölreicher Pflanzen steigern.

Gesundheit

Wenn Pflanzen im Dunkeln keimen, kann der für das Wachstum benötigte Zucker nicht durch Photosynthese hergestellt werden. Daher wandeln die Sämlinge für ihre Keimung Lipide, die im Samen gespeichert sind, in Zucker um. Sobald Sämlinge durch den Boden dringen und Licht zur Verfügung haben, finden zahlreiche physiologische Veränderungen statt, die sie auf die Photosynthese vorbereiten. Im Dunkeln werden diese Veränderungen noch durch PIF-Proteine (phytochrome-interacting bHLH transcription factors) unterdrückt. Das EU-finanzierte Projekt PIF OIL (Regulation of seed storage oil mobilization (SOM) by the phytochrome-interacting bHLH transcription factors PIFs) sollte daher herausfinden, wie PIF-Proteine lichtabhängig die Mobilisierung von Lipiden regulieren. PIF OIL untersucht an einer Modellpflanze, der vier PIF-Proteine fehlten (so genannte pifq), wie der Übergang vom lipid- zum photosyntheseabhängigen Wachstum gesteuert wird. Wie sich zeigte, glichen physiologische Reaktionen und Wachstum von pifq-Sämlingen bei Dunkelheit denen normaler Sämlinge, die Licht zur Verfügung haben. Da die Proteine fehlen, wird weniger Fett im Dunkeln mobilisiert, was normalerweise erst stattfindet, wenn Sämlinge Licht haben. Den Ergebnissen zufolge sorgt die PIF-Defizienz dafür, dass die Pflanze auch im Dunkeln wächst, als wäre Licht vorhanden. PIF-Proteine vermitteln dem Keimling also, dass noch Dunkelheit herrscht und er Lipide mobilisieren muss, um zu wachsen. Hiefür werden Faktoren unterdrückt, die für die Photosynthese benötigt werden. Sobald die Pflanzen Licht haben, werden die PIF abgebaut und der Prozess rückgängig gemacht, was lichtabhängiges Wachstum ermöglicht. Kenntnisse darüber, wie Lipide aus dem Samen in den ersten Tagen zur Ernährung des Keimling dienen, sind wichtig für die Produktion gesunder Freilandpflanzen, was vor allem Biotech-Unternehmen interessieren dürfte, die Pflanzenöle für Lebens- und Futtermittel erzeugen.

Schlüsselbegriffe

Sämlinge, in Samen gespeicherte Lipide, Photosynthese, Phytochrom, PIF-Proteine

Regulation of Seed Storage Oil Mobilization (SOM) by the Phytochrome-Interacting bHLH Transcription Factors PIFs

Wie Keimlingen auch im Dunkeln wachsen können

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