Das Phytohormon Auxin ist an nahezu allen Entwicklungsprozessen einer Pflanze beteiligt. Der Signalstoff, der in den Blättern gebildet wird, sorgt unter anderem dafür, dass die Pflanze zum Licht wächst und Seitenwurzeln bildet. Doch wie gelingt es Pflanzen, ihr Wachstum an die zunehmenden Umweltveränderungen anzupassen? Antworten liefert eine Studie von Forschenden der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau.

ERAD-Mechanismus agiert als Wachstumsschalter 

Wie das Team in der Fachzeitschrift Science Advances schreibt, sorgt eine Art zellulärer Abbau-Mechanismus im Hintergrund dafür, ob das Pflanzenhormon Auxin verfügbar ist oder nicht. Die sogenannte ERAD-Maschinerie wirkt demnach wie ein Schalter, sodass die Pflanze ihr Wachstum – etwa der Wurzeln oder die Sprosskrümmung zum Licht – den Umweltbedingungen anpassen kann. „Die Pflanze entscheidet, ob Auxin wirkt oder nicht – und passt ihr Wachstum damit flexibel an die Umwelt an“, erklärt Studienleiter und Pflanzenphysiologe Jürgen Kleine-Vehn.

Mechanismus reguliert Verfügbarkeit von Auxin

Im Zentrum des Mechanismus stehen die sogenannten PILS-Proteine, die als molekulare „Torwächter“ für das zentrale Pflanzenhormon Auxin wirken. Im Rahmen der Studie konnten die Forschenden nun zeigen, dass die ERAD-Maschinerie die Menge an PILS-Proteinen je nach Bedarf reguliert. Das heißt, sobald sich die Umweltbedingungen verändern, werden die molekularen Torwächter abgebaut, sodass der Weg für das Auxin aus dem Zellinneren frei ist und die Pflanze ihren Wachstumsmodus verändern kann. Bleibt alles stabil, bleiben die PILS-Proteine erhalten und verhindern somit, dass das Pflanzenhormon aktiv werden kann.

Potenzial für die Pflanzenzucht

Mit ihrer Studie zeigen die Freiburger Forschenden, wie eng innere Kontrollmechanismen und äußere Signale zusammenhängen und das Pflanzenwachstum regulieren. Auch für die Pflanzenzucht sind diese Erkenntnisse entscheidend. „Wenn wir solche Mechanismen gezielt nutzen, könnten Nutzpflanzen widerstandsfähiger gegenüber Stress werden“, sagt Seinab Noura, Biologin an der Universität Freiburg und Erstautorin der Studie. 

bb