Der biologische Prozess der Stressreaktion bei Pflanzen
Umweltbelastungen sind ein großes Hindernis bei der Verbesserung der Produktivität von Kulturpflanzen. Daher ist das Verständnis der Anpassungsnetzwerke, die bei Pflanzenstress eine Rolle spielen, zu einem wichtigen Forschungsgebiet geworden. Auxine sind eine Art Hormon, das eine wichtige Rolle bei der Koordination von Wachstums- und Verhaltensprozessen in Pflanzen spielt. Die Verteilung von Auxin in den Geweben einer Pflanze lenkt deren Entwicklung. Wenn Pflanzen unter Stress stehen, produzieren sie reaktive Sauerstoffspezies (ROS), die unter anderem das Auxin beeinflussen. Dies kann zu einer Neuausrichtung des Wachstums als Teil der Stressreaktion der Pflanze führen. Umgekehrt kann Auxin auch die Produktion von ROS auslösen. Es gibt immer mehr Beleg dafür, dass die Interaktion zwischen ROS und Auxin die Pflanzenentwicklung so moduliert, dass Stressschäden begrenzt werden können. Auch die Photosynthese spielt dabei eine Rolle: Sie kann Reaktionen aktivieren, die das Gleichgewicht von ROS und Auxin beeinflussen. Die EU-finanzierte Initiative ROS-AUXIN (ROS and auxin crosstalk during plant development and stress adaptation) untersuchte die komplexen Wechselwirkungen zwischen ROS und Auxin sowie die Rolle der Photosynthese bei diesem Crosstalk. Als Modellpflanzenart für die Forschungen des Projekts wurde Arabidopsis verwendet. Um diese Prozesse zu untersuchen, entwickelte das Team eine Screening-Methode für Arabidopsis-Sämlinge, die es ihnen erlaubte, die photosynthetische Ausbeute und das Wachstum der Pflanzen zu überwachen. Danach belasteten sie Arabidopsis-Pflanzen mit Stressoren und beobachteten die Reaktionen der Pflanzen. Die Wissenschaftler setzten sowohl reguläre Wildtyppflanzen als auch mutierte Arabidopsis-Pflanzen, die bestimmte Gene mit Beteiligung an der Steuerung von Auxin überexprimieren, unter Stress. Ihre Ergebnisse tragen dazu bei, die Komponenten des regulatorischen ROS-Auxin-Netzwerks, die an der Anpassung von Pflanzen an Stress beteiligt sind, zu entschlüsseln. Für jede Mutante konnten die Forscher beurteilen, ob die Stressfaktoren im Vergleich zu Wildtyppflanzen zu mehr oder weniger Wachstum und Photosynthese führten. Die Ergebnisse von ROS-AUXIN erhellen die Rolle von Auxin-relevanten Genen bei der Stressadaption und deren Wirkung auf Pflanzenentwicklung und Photosynthese. Ein solches Verständnis von Pflanzenreaktionen auf Umweltstress könnte zu neuen Strategien führen, um den Ertrag von Kulturpflanzen zu verbessern.
Schlüsselbegriffe
Auxin, reaktive Sauerstoffspezies, Pflanzenentwicklung, Photosynthese, ROS-AUXIN
