Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

Bild: Eva-Sophie Wallner

Zu sehen ist die Aktivität des SMXL4 Gens (in gelb) in sehr frühen Phloemzellen der Wurzelspitze von Arabidopsis thaliana.

Mit Untersuchungen zu den Leitgeweben von Pflanzen konnten Wissenschaftler der Universität Heidelberg zentrale Faktoren identifizieren, die für die Bildung dieses pflanzlichen Gewebes, des sogenannten Phloems, eine entscheidende Bedeutung besitzen. Wie Prof. Dr. Thomas Greb vom Centre Organismal Studies (COS) erläutert, unterscheiden sie sich von allen bisher bekannten Faktoren, die die Spezifizierung von Zellen auslösen. Die Heidelberger Forschungserkenntnisse tragen dazu bei, die Vorgänge beim Stoffwechsel von Pflanzen besser zu verstehen. Veröffentlicht wurden sie in der Fachzeitschrift „Current Biology“.

Phloem, auch Bast genannt, ist vaskuläres Gewebe, das alle Organe der Pflanzen durchzieht. Es dient dem Transport von Zucker, der im Zuge der Photosynthese in den Blättern gebildet wird. „Im Rahmen unserer Forschung zur Entwicklung von Pflanzen haben wir drei zentrale Faktoren ausfindig gemacht, die für die Phloembildung entscheidend sind“, betont Thomas Greb. Bei diesen Faktoren handelt es sich um Proteine, die als SMXL3, SMXL4 und SMXL5 bezeichnet werden. Sie agieren in Kernen von Zellen, die sich zu Phloemgewebe entwickeln und verändern von dort aus die Zellen so, dass sie sich auf Transport spezialisieren. Nach den Worten des Wissenschaftlers haben sie Ähnlichkeiten zu Faktoren, die an der hormonellen Signalübermittlung beteiligt sind – allerdings reagieren sie nicht auf diese Hormone. Diese Unempfindlichkeit ist wichtig für eine robuste Bildung des Phloemgewebes und somit für das Wachstum der Pflanze allgemein.

„Da die Herausbildung des Phloems bislang kaum verstanden ist, eröffnen sich durch unsere Ergebnisse in vielerlei Hinsicht neue Felder in der Forschung“, so der Heidelberger Biologe. Die Wissenschaftler erhoffen sich dadurch neue Einblicke in die Regulation des Langstreckentransports von Zuckern und Stoffwechselprodukten. Auch der Aspekt, wie Pflanzen auf ihre Umwelt durch die Bildung von Bast reagieren, könne detaillierter untersucht werden. „Das bietet uns wichtige Hinweise auf die Evolution von Pflanzen“, so Prof. Greb, der am COS die Arbeitsgruppe „Entwicklungsphysiologie“ leitet.