EU-finanziertes Projekt soll neue Erkenntnisse über Pflanzenwachstum gewinnen
Pflanzen sind als Quelle für Lebens- und Arzneimittel, für Energie und Werkstoffe unersetzlich und dennoch wissen wir sehr wenig über die biologischen Prozesse, die das Pflanzenwachstum steuern. Jetzt widmet sich jedoch ein Projekt mit dem Titel AGRON-OMICS, das die Europäische Kommission mit 12 Millionen EUR fördert, dieser Frage. Pflanzen liefern uns eine breite Palette an lebenswichtigen Produkten und Leistungen, aber der Mechanismus, der dafür sorgt, dass Pflanzen und insbesondere Blätter wachsen und sich entwickeln, ist nach wie vor weitgehend unerforscht. Blätter durchlaufen vier grundlegende Entwicklungsphasen: Proliferation, wenn die Anzahl der Zellen im Blatt zunimmt; Zellstreckung, wenn die Zellen selbst wachsen; Reife, wenn die Zellen ihren physiologischen Status ändern und aktiv werden, zum Beispiel in der Photosynthese, und schließlich die Seneszenz, wenn die Ressourcen im Blatt an andere Pflanzenteile weitergegeben werden. Im Moment wissen wir wenig über die Signale, die die Teilung der Blattzellen stoppen und die Wachstumsphase einleiten. Aber das Volumen der Biomasse in einem Blatt, das der wichtigste Indikator für die Produktivität der Pflanze ist, wird von der Anzahl und Größe der Zellen in der Biomasse bestimmt. Pierre Hilson, Projektkoordinator an der Universität Ghent, erklärt: "Angesichts der steigenden Bedeutung von Biomasse und Bioenergie ist es höchste Zeit, dass wir die Details der Biomasseakkumulation erforschen." Die Projektpartner werden die Komponenten untersuchen, die das Pflanzenwachstum steuern, einschließlich Genen, Proteinen und Metaboliten. Dann analysieren sie, wie diese Bestandteile ihre Aktivitäten koordinieren, um das Blattwachstum zu steuern, und wie es ihnen gelingt, von einer Entwicklungsphase zur nächsten zu wechseln. Und schließlich werden die Projektpartner mathematische und statistische Methoden zur Modellierung und Vorhersage von Blattprozessen erarbeiten und sie in enger Zusammenarbeit mit Informatikern und experimentell orientierten Forschern testen. Die Erkenntnisse aus diesem Projekt sind für zahlreiche industrielle Anwendungen wie zum Beispiel Bioenergie relevant. Als Projektpflanze haben die Forscher die Arabidopsis thaliana, die Ackerschmalwand, gewählt. Schon seit den späten 1970er Jahren ist die A. thaliana bei Pflanzenwissenschaftlern auf der ganzen Welt eine beliebte Modellpflanze. Sie ist klein, wächst schnell und üppig und lässt sich einfach unter Laborbedingungen züchten. Aufgrund ihres kleinen Genoms ist sie prädestiniert für genetische Untersuchungen. Das Genom der A. thaliana wurde bereits im Jahr 2000 vollständig entschlüsselt. Außerdem machen die bestehenden und umfassenden Forschungsergebnisse sowie Tausende von Mutantenlinien die Pflanze zum idealen Forschungsobjekt. So gibt es Mutantenlinien, in denen die Anzahl der Blattzellen anormal gering ist. Die Pflanzen kompensieren dies, indem sie die einzelnen Zellen größer machen, sodass die Gesamtgröße des Blatts normal bleibt. Andere Mutanten weisen anormal kleine Zellen auf. Hier kompensiert die Pflanze das Phänomen durch die Produktion von mehr Zellen. Die Untersuchung solcher Mutanten hilft den Forschern, die Interaktion zwischen den Faktoren, die das Blattwachstum und die Blattentwicklung steuern, besser zu verstehen. An dem Projekt AGRON-OMICS (Arabidopsis GROwth Network integrating OMICS technologies), das vom Flanders Interuniversity Institute for Biotechnology in Ghent, Belgien, koordiniert wird, beteiligen sich Forscher von 14 Instituten in sieben Ländern. Der Zuschuss der Europäischen Kommission in Höhe von 12 Millionen Euro ist einer der höchsten Zuschüsse, die jemals in die Arabidopsis-Forschung geflossen sind. Das Projekt soll im Herbst beginnen und ist auf fünf Jahre angelegt.
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