Fängt der Samen an zu keimen, kann sich das junge Pflänzchen nur 48 Stunden von den Nahrungsreserven im Samen ernähren.
Nur 48 Stunden kann sich ein Keimling von den Reserven im Samen ernähren. Dann muss er mit der Photosynthese beginnen oder eingehen. Genfer und Neuenburger Forscher haben entschlüsselt, wie junge Pflänzchen diese kritische Phase bewältigen.
Während die Pflanzen unter der derzeitigen Dürre leiden, schlummert im Boden schon die nächste Generation: Sicher verpackt im Samen harren Pflanzenembryos besserer Zeiten.
Keimling wird grün
Wenn diese kommen, muss es schnell gehen: Fängt der Samen an zu keimen, kann sich das junge Pflänzchen nur 48 Stunden von den Nahrungsreserven im Samen ernähren. Dann muss es die Ressourcen für sein Wachstum durch Photosynthese selbst produzieren, also die dafür notwendigen Chloroplasten entwickeln. Der Keimling wird dabei grün.
Forschende der Universitäten Genf und Neuenburg berichten nun im Fachblatt «Current Biology», wie ein Zusammenspiel verschiedener Faktoren im Samen diese kritische Phase im Leben einer jungen Pflanze steuern. Soll der Pflanzenembryo weiterhin sicher verpackt im robusten Samen ruhen oder das Wagnis eingehen und sich zu einem empfindlichen Keimling entwickeln?
Hormon und Protein
Schlüsselrollen bei der Keimung spielen ein Pflanzenhormon namens Gibberellinsäure (engl. gibberellic acid, GA) und ein Protein namens TOC159, wie die beiden Hochschulen in einer gemeinsamen Mitteilung vom Donnerstag schreiben. GA wirkt wie ein Hauptschalter und steuert den Keimungsprozess. Dieses Hormon wird unter anderem auch im Gartenbau als Keimhilfe eingesetzt. Die pflanzeneigene Produktion dieses Hormons wird im ruhenden Samen unterdrückt und erst für die Keimung angeworfen.
TOC159 ist essenziell für das Ergrünen: «Tausende verschiedener Proteine müssen in die sich entwickelnden Chloroplasten eingeschleust werden, und dieser Prozess kann nur mit TOC159 stattfinden», erklärt Studienautor Felix Kessler von der Uni Neuenburg. Dieses Protein ist somit nötig, damit voll funktionsfähige Chloroplasten heranreifen können. Ohne TOC159 bleiben die Keimlinge blass und gehen ein.
Von blass zu grün
Solange die GA-Produktion unterdrückt wird, landet TOC159 im zelleigenen Abfalleimer und wird abgebaut, berichten die Wissenschaftler um Kessler und Luis Lopez-Molina von der Uni Genf. Dabei sorgt ein und dasselbe Protein namens DELLA dafür, dass keine Gibberillinsäure produziert und dass TOC159 für die zelluläre Müllabfuhr markiert wird.
Beginnt die Keimung, wird die Bremse durch DELLA gelöst, die Konzentration an GA im Samen steigt. Wie die Forschenden herausfanden, blockiert GA dann wiederum den Abbau von TOC159. So kann letzteres dafür sorgen, dass die Chloroplasten heranreifen und das Pflänzchen damit Photosynthese betreiben kann. Die Ergebnisse ergänzen das Verständnis, wie Pflanzen die wohl kritischste Phase ihres Lebens bewältigen und den Übergang zur selbstständigen Ernährung schaffen.
