Pflanzen brauchen eine Ruhepause, damit sie sich erfolgreich fortpflanzen können. Eine Art innere Uhr sorgt dafür, dass sie zum richtigen Zeitpunkt wieder aktiv werden. Vor allem bei Nutzpflanzen wie Getreide ist es wichtig, dass das Timing simmt und der Samen nicht schon bei den ersten Sonnenstrahlen im Winter keimt. Zu wissen, wie Pflanzen die sogenannte Samenruhe steuern, ist daher für Pflanzenzüchter besonders wichtig.

Signalwege zur Samenruhe erkundet

Forscher vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln und der Universität Münster zeigen in einer Studie, die im Fachjournal „Nature Communications“ erschienen ist, welcher Akteur die Auszeit bei Pflanzen maßgeblich und wie regelt. "Diese Arbeit beantwortet die seit Langem unbeantwortete Frage, wie der DOG1-Signalweg und der Abscisinsäure-vermittelte Signalweg, die beide zur Samenruhe führen, miteinander verbunden sind", unterstreicht Guillaume Née.

Bekannt ist, dass das Protein DOG1 als auch das Pflanzenhormon Abscisinsäure die Samenruhe beeinflussen. So ist die Auszeit um so länger, je mehr die Pflanze von dem Eiweiß bildet. Dagegen gibt es weder eine Samenruhe noch kommt es zur Keimung, wenn das DOG1-Protein fehlt. "Die Samenruhe wird durch eine innere Uhr der Pflanzen und durch Umwelteinflüsse gesteuert. Der Mensch hat diese Steuerung bei vielen Nutzpflanzen durch Züchtungen beeinflusst", erläutert Guillaume Née.

Protein stört Interaktion mit Pflanzenhormonen

Anhand der Modellpflanze Ackerschmalwand hat das internationale Forscherteam um Guillaume Née nun erstmals die molekulare Funktion des Proteins aufgeklärt. Dabei konnten sie klären, wie das DOG1-Protein mit zwei speziellen regulatorischen Enzymen des Abscisinsäure-Signalwegs, den Protein-Phosphatasen, interagiert. Mittels Genanalyse sowie durch Protein-Protein-Interaktionsstudien konnte das Forscherteam beweisen, dass DOG1 die Funktion beider Phosphatasen hemmt.

Dauer der Samenruhe entscheidend

Die Forscher geben damit Pflanzenzüchtern einen entscheidenden Hinweis, um ein zu frühes Keimen neuentwickelter Pflanzensarten verhindern zu können. Denn die Samenruhe darf nicht zu kurz sein, wie Nèe betont. „Sonst kann es ungewollte Nebeneffekte geben. Beispielsweise kommt es vor, dass Gerstensamen noch an der Mutterpflanze keimen – damit sind sie unbrauchbar.“

bb