Ob Mensch oder Pflanze: Lebewesen wären wohl kaum überlebensfähig, wenn ihr Wachstum immer überall im Organismus in gleichem Maße erfolgen würde. Damit das nicht geschieht, sondern nur bestimmte Gewebe in kontrolliertem Maße wachsen, haben alle Organismen komplexe Mechanismen entwickelt. Einen wichtigen Regelungsprozess des Wachstums bei Pflanzen haben nun Forschende der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg und der Universität für Bodenkultur in Wien entdeckt. Sie berichten darüber im Fachjournal "Development".

Schwankungen des Wachstumshormons ausgleichen

Neben anderen Aufgaben ist das Pflanzenhormon Auxin bekannt dafür, dass es das Wachstum eines Gewebes um so stärker anregt, je mehr Hormon sich im Zellkern befindet. Es gibt dort die Signale für Zellteilung und Zellstreckung. „Die Konzentration von Auxin wirkt entscheidend auf das Pflanzenwachstum, schwankt aber gleichzeitig stark, da es durch so viele verschiedene Faktoren beeinflusst wird,“ erläutert Jürgen Kleine-Vehn von der Universität Freiburg. „Die Pflanzenzelle braucht also Kontrollprozesse, um solche Schwankungen auszugleichen.“

Bei Studien des Proteins PILS6 beobachtete das Forschungsteam, dass dieses Protein Auxin in ein bestimmtes Zellorgan, das Endoplasmatische Retikulum (ER), transportiert. Von dort kann Auxin nicht alleine herausgelangen, sodass sich seine Konzentration im Zellkern verringert und das Wachstum zurückgeht. „Das Auxin ist dadurch sozusagen stummgeschaltet“, erklärt Kleine-Vehn.

Regelkreislauf des Wachstums entdeckt

Bereits in einer früheren Studie hatten die Fachleute zeigen können, dass sich bei höheren Temperaturen die Menge an PILS6 verringert, wodurch sich mehr Auxin im Zellkern anreichert und das Wachstum ankurbelt. Das ist plausibel, da in solchen Phasen ein verstärktes Wurzelwachstum den Zugang zu Wasser verbessert. Jetzt konnten die Forschenden nachweisen, dass es das Auxin selbst ist, das an dieser Regulation beteiligt ist: Es beeinflusst seinerseits die Menge an PILS6 in der Zelle.

Daraus ergibt sich dem Forschungsteam zufolge folgender Regelkreislauf: Ist der Zeitpunkt für das Wachstum ungünstig, die Auxin-Menge in der Zelle also zu hoch, ist auch die Menge an PILS6 hoch und transportiert Auxin ins Endoplasmatische Retikulum. Ist der Auxin-Gehalt jedoch niedrig, nimmt auch die PILS6-Konzentration ab, und Auxin kann sich wieder anreichern.

Potenzial für die Pflanzenzüchtungsforschung

Mit diesem Wissen lässt sich nicht nur das variable Wachstum der Pflanzen besser verstehen. Die Forschenden hoffen auch, dass die Pflanzenzüchtungsforschung den von ihnen beschriebenen Mechanismus nutzen kann, um in Kulturpflanzen ein stabiles Pflanzenwachstum hineinzuzüchten.

bl