image: In the past, the researchers identified a gene in Zygnema algae that could play a role in stress hormone regulation. Now they have characterized the gene's function. The image was taken by confocal laser-scanning microscopy and shows cell walls (in blue) and chloroplasts (in red) of the Zygnema algae. view more
Credit: Jan de Vries
Auch Pflanzen haben Stress. Umweltfaktoren wie Trockenheit oder ein hoher Salzgehalt im Boden stören deren Physiologie. Alle Landpflanzen, vom Lebermoos bis zum Roggen, nutzen unter Stressbedingungen eine komplexe Signalkaskade. Welche Rolle ein bestimmtes Gen für den Rezeptor in dieser Signalkaskade spielt, hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Hebrew University of Jerusalem und mit Beteiligung der Universität Göttingen untersucht. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences erschienen.
Die Signalkaskade bei Stress basiert bei Landpflanzen auf der Wahrnehmung des Botenstoffs Abscisinsäure, welches ein pflanzliches Hormon ist. Die Wahrnehmung dieses Hormons wurde lange als eine Schlüsseleigenschaft der Landpflanzen angesehen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vermuteten, dass dieses Hormon, welches Stressantworten reguliert, den frühen Pflanzen im Rahmen der Evolution half, mit dem Stress umzugehen, dem sie während der Eroberung" des Landes ausgesetzt waren.
Koautor Prof. Dr. Jan de Vries vom Institut für Mikrobiologie und Genetik der Universität Göttingen sagt: Wir konnten zeigen, dass die nächsten Algenverwandten der Landpflanzen, die fädigen Jochalgen, ein komplettes Set an Genen haben, welches jenem Set, das Landpflanzen für die Wahrnehmung der Abscisinsäure nutzen, stark ähnelt." Besonders trat dabei hervor, dass der erste Schritt in der Signalkaskade vorhanden war: ein möglicher Rezeptor für das Hormon.
In der aktuellen Studie untersuchte ein internationales Team von Wissenschaftlern aus vier Ländern unter der Leitung der Hebrew University of Jerusalem, ob und wie sich dieses Gen für den Rezeptor in die Signalkaskade integriert. Mittels molekularbiologischer Methoden haben wir herausgefunden, dass es sich in die Signalkaskade integriert und diese auch regulieren kann", so de Vries. Allerdings tut es dies unabhängig vom Hormon Abscisinsäure."
Die Wahrnehmung des Stresshormons hat also einen hormon-unabhängigen Ursprung in den Algen. Interessanterweise tritt dieser ursprüngliche Mechanismus auch immer noch zusätzlich in Landpflanzen auf - obwohl diese auch den klassischen hormon-abhängigen Mechanismus aufweisen, welchen jeder Biologiestudent im Grundstudium lernt.
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Originalveröffentlichung: Yufei Sun et al. A ligand-independent origin of abscisic acid perception. Proceedings of the National Academy of Sciences (2019). Doi: 10.1073/pnas.1914480116
Kontakt:
Prof. Dr. Jan de Vries
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Biologie und Psychologie
Institut für Mikrobiologie und Genetik
Abteilung Angewandte Bioinformatik
Goldschmidtstraße 1, 37077 Göttingen
Telefon: (0551) 39-13995
E-Mail: devries.jan@uni-goettingen.de
Internet: http://www.uni-goettingen.de/de/613776.html
Journal
Proceedings of the National Academy of Sciences