Arabidopsis Pflanze in Laborbedingung.
Jürgen Kleine-Vehn
Wie schafft es eine Pflanze, ihr Wachstum schnell an wechselnde Umweltbedingungen anzupassen? Ein Forschungsteam der Universität Freiburg um den Pflanzenphysiologen Jürgen Kleine-Vehn hat einen bislang unbekannten Mechanismus hierzu entdeckt: Eine Art zelluläre Abbau-Maschinerie wirkt im Hintergrund wie ein Schalter, der entscheidet, ob das Pflanzenhormon Auxin verfügbar ist oder nicht.
PILS-Proteine als Torwächter
Mit diesem Mechanismus kann die Pflanze auf die Umwelt reagieren und ihr Wachstum dynamisch regulieren – sei es das Wurzelwachstum im Boden oder die Sprosskrümmung zum Licht. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Science Advances erschienen.
Im Zentrum des neu entdeckten Steuerungsmechanismus stehen die sogenannten PILS-Proteine. Sie wirken wie Torwächter: Mal halten sie Auxin im Inneren der Zelle zurück, mal geben sie es für Wachstum frei. Welche Entscheidung fällt, hängt davon ab, wie viele dieser Proteine vorhanden sind. Die Freiburger Forschenden konnten nun zeigen, dass eine zelluläre Abbau-Maschinerie, die sogenannte ERAD-Maschinerie, die Zahl der PILS-Proteine nach Bedarf reguliert.
Wird Auxin bei Umgebungsveränderungen benötigt, werden die Torwächter abgebaut – die Pflanze verändert den Wachstumsmodus. Bei stabilen Bedingungen dagegen bleiben die Proteine bestehen und bremsen die Hormonantwort.
Schlüssel für nachhaltige Landwirtschaft?
«Man kann sich diesen Mechanismus vorstellen wie einen molekularen Schalter», sagt Studienleiter Kleine-Vehn. «Die Pflanze entscheidet, ob Auxin wirkt oder nicht – und passt ihr Wachstum damit flexibel an die Umwelt an», führt er aus. Die Entdeckung eröffnet einen neuen Blick auf die feine Steuerung pflanzlicher Entwicklung. Sie zeigt, wie eng innere Kontrollmechanismen und äussere Signale ineinandergreifen.
Auch Seinab Noura, Biologin an der Universität Freiburg und Erstautorin, betont die Bedeutung der Ergebnisse: «Wenn wir solche Mechanismen gezielt nutzen, könnten Nutzpflanzen widerstandsfähiger gegenüber Stress werden.» Langfristig könnte dieses Wissen damit auch helfen, Pflanzen robuster gegen Klimaveränderungen zu machen – ein Schlüssel für die nachhaltige Landwirtschaft der Zukunft.
