Aminosäuren sind ein essentieller Bestandteil der Ernährung und sind in vielen Pflanzen enthalten. Je mehr Aminosäuren sie in sich tragen, umso höher ist ihr Nährwert für Menschen und Tiere, die diese wichtigen eiweißbildenden Bausteine nicht selbst herstellen können. Forscher der Universität Regensburg haben nun anhand der Modellpflanze Ackerschmalwand entschlüsselt, wie Aminosäuren überhaupt in Pflanzensamen gelangen. Wie das Team im Fachjournal „Current Biology“ (2015, Online-Veröffentlichung) berichtet, konnten sie ein genetisches Quartett ausfindig machen, das den Aminosäuretransport von der Mutterpflanze zum Embryo steuert. Mit diesem Wissen könnten zukünftig die Erträge von Nutzpflanzen weiter verbessert werden.

Die Natur hat 20 verschiedene Aminosäuren zu bieten, die sich in unterschiedlichster Form zu Ketten verbinden. Je nach Zusammensetzung entstehen Eiweiße, die verschiedene Funktionen übernehmen. Der Mensch kann aber nur einen Teil der Aminosäuren selbst herstellen und muss sich daher die restlichen lebenswichtigen Bausteine über die Ernährung einholen - etwa indem er pflanzliche Nahrung zu sich nimmt. Denn Pflanzen können Aminosäuren selbst produzieren. Dieses Talent wird sehr häufig über die im Samen enthaltenen Embryonen von Pflanze zu Pflanze vererbt und ist für Pflanzenzüchter ein wichtiges Instrument: Je mehr Aminosäuren Pflanzen produzieren, umso höher ist ihr Nährwert und ihr Ertrag.

Von der Modellpflanze zur Nutzpflanze

Forscher um Ulrich Hammes und Thomas Dresselhaus vom Lehrstuhl für Zellbiologie und Pflanzenbiochemie der Universität Regensburg haben sich nun genauer mit den genetischen Grundlagen des Aminosäuretransportes in den Pflanzensamen beschäftigt. Dafür wollten sie zunächst anhand der Modellpflanze Arabidopsis thaliana die grundlegenden Mechanismen verstehen. Sie konnten dabei insgesamt vier Gene als Hauptakteure des Transportprozesses aufspüren und charakterisieren. Konkret handelt es sich dabei um Gene, die der Familie der pflanzenspezifischen UmamiT-Transporter angehören. Dieses Quartett steuert offenbar die Codierung der Transportproteine, welche die Aminosäuren von der Mutterpflanze in den Pflanzensamen übertragen. Denn die Studie ergab: der Aminosäuretransport zum Embryo war massiv gestört und das Samenwachstum beeinträchtigt, wenn diese vier Gene in der Pflanze fehlten. Da sich viele Nutzpflanzen wie Mais oder Gerste über Samen verbreiten, wollen die Regensburger Forscher ihre Studienergebnisse nun auch auf Nutzpflanzen übertragen. Ihr Ziel: Züchtern die richtigen Werkzeuge an die Hand geben, um den Nährwert und den Ertrag von Nutzpflanzen zu verbessern.