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15.06.2016

Mehr Ertrag durch Schutz vor Sonnenbrand

Nicht  nur Menschen, auch Pflanzen schützen sich vor Sonnenbrand. Wie das bei Grünalgen funktioniert, haben nun Forscher aus Münster herausgefunden. Mit diesem Wissen könnte sich langfristig der Ertrag von Nutzpflanzen steigern lassen.

Die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii schützt sich mit einem speziellen Protein vor Sonnenbrand.
Die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii schützt sich mit einem speziellen Protein vor Sonnenbrand.

Nicht  nur Menschen, auch Pflanzen schützen sich vor Sonnenbrand. Die Grünalge C. reinhardtii tut das mit einem speziellen Protein, wie Forscher um Michael Hippler von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) gemeinsam mit Kollegen der Universität Osaka in Japan im Fachmagazin Nature Communications (2016, Online-Veröffentlichung) berichten. Das Wissen um diesen besonderen „Sonnenbrand-Schutzmechanismus“ ist auch von hoher Relevanz für die Pflanzenzüchtung. Wenn er auf andere Pflanzen zutrifft, könnten langfristig Ernteerträge von Nutzpflanzen noch besser optimiert werden. Dies spielt insbesondere bei zunehmendem Klimastress wie Dürre eine wichtige Rolle.

Sonnenstrahlen sind für Menschen, Tiere und Pflanzen eine lebenswichtige Energiequelle. Doch das Sonnenlicht hat es in sich und ist oft sogar schädlich. Sonnencremes sind daher ein sinnvoller Schutz, um die Haut vor Verbrennungen zu bewahren. Längerfristig helfen Mineralstoffe wie Karotin oder Kalzium, um einem Sonnenbrand vorzubeugen. Ähnlich geht es Pflanzen. Sie brauchen das Licht zwar für die Fotosynthese, um Energie zu gewinnen und Zellbausteine zu bilden. Doch auch Pflanzen können einen Sonnenbrand bekommen. Diesen Prozess haben Forscher bei der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii jetzt genauer untersucht.

Schutz vor überschüssiger Lichtenergie

Ein internationales Forscherteam um Michael Hippler von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) und Genji Kurisu von der Universität Osaka in Japan hat dabei ein neuartiges Protein entdeckt, das die Grünalge vor Schäden durch zu hohe Lichtintensitäten schützt. Wie das Team im Fachjournal Nature Communications berichtet, handelt es sich dabei um Calredoxin – offenbar ein zentraler Spieler, um Pflanzen vor Sonnenbrand zu bewahren.

"Damit die Fotosynthese effizient ablaufen kann, müssen Schutzmechanismen starke Schwankungen der Lichtintensität kompensieren", erklärt WWU-Forscher Michael Hippler. Bei zu intensiver Sonneneinstrahlung entstehen während der fotosynthetischen Energieumwandlung schädliche Formen von Sauerstoff – zum Beispiel reaktive Sauerstoffspezies, umgangssprachlich "Sauerstoffradikale" genannt. Mit Calredoxin haben Pflanzen einen Weg gefunden, um sich gegen überschüssige Lichtenergie zu schützen. Das Protein wandelt dabei Lichtenergie in Wärmeenergie um, in dem es den Mineralstoff Kalzium bindet und Redoxreaktionen in Gang bringt.

Option für optimale Pflanzenzucht

Ob dieser Mechanismus nur für die Grünalge relevant ist oder auch bei höheren Gefäßpflanzen vorkommt, das wollen die Forscher nun in weiteren Studien herausfinden. Die Wissenschaftler sind sich jedoch sicher, das ihr neues Wissen um den "Sonnenbrand-Schutzmechanismus“ zukünftig helfen kann, Ernteerträge zu optimieren. Zum Beispiel indem Pflanzen gezüchtet werden, die besonders gute Schutzeigenschaften vorweisen können.

bb

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