Synthetische Chemikalie hilft Erntefrüchten über Dürre hinweg
Eine Gruppe kanadischer, spanischer und US-amerikanischer Forscher hat herausgefunden, was Pflanzen dazu befähigt, sich gegen harte Wetterbedingungen wie Dürre zu schützen. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden im Fachmagazin Science veröffentlicht und werden helfen, wichtige Fragen zu beantworten, die im Verlauf der Jahre aufgetreten sind. Ungünstige Umweltbedingungen zerstören Erntefrüchte und andere Pflanzen. Dadurch sinken nicht nur Ernteerträge, sondern auch die Einnahmen der Landwirte. Pflanzen können spezielle Signale verwenden, sogenannte "Stresshormone", um bevorstehende schwere Zeiten wahrzunehmen und sich an ungünstige Bedingungen zur Erhöhung ihrer Überlebenschancen anzupassen. "Pflanzen verfügen über Stresshormone, die sie natürlich produzieren und die ungünstige Bedingungen signalisieren und ihnen beim Anpassen helfen", erklärte der an der Forschung beteiligte Professor Peter McCourt von der Universität Toronto in Kanada. "Wenn wir diese Hormone steuern können, sollte es möglich werden Erntefrüchte vor ungünstigen Umweltbedingungen zu schützen, was heutzutage und im Zeitalter des globalen Klimawandels sehr wichtig ist." Unter Leitung von Professor Sean Cutler von der University of California im US-amerikanischen Riverside identifizierte das Team "Abscisinsäure" (ABS), den Rezeptor des Schlüsselhormons, für den Stress-Schutz. Bei Stress steigern Pflanzen ihre ABS-Konzentrationen, was ihnen effektiv den erforderlichen Freiraum zum Überleben einer Dürrezeit gibt. In der Vergangenheit haben Studien gezeigt, dass das natürlich von Pflanzen produzierte ABS diesen hilft, mit Dürrebedingungen zurechtzukommen. Zur Erhöhung des Schutzes hatten Forscher jahrelang erwogen, ABS direkt auf die Erntefrüchte zu sprühen. Doch ABS ist nicht nur ein kostspieliges und lichtempfindliches Molekül. Es gelang Wissenschaftlern auch nicht, eine Nische dafür im landwirtschaftlichen Sektor zu finden. Bisher war der Prozess der Wirkungsweise von ABS nicht klar genug. Den Forschern zufolge hatte das Thema der ABS-Rezeptoren verschiedene Diskussionen auf dem Gebiet der Pflanzenbiologie ausgelöst. Zahlreiche wissenschaftliche Artikel wurden in der Vergangenheit zurückgezogen, und viele Fachleute zweifelten an veröffentlichten Artikeln. Wissenschaftler sind sich einig, dass der normalerweise an oberster Stelle eines Signalstoff-Stoffwechselwegs stehende Rezeptor wie ein Dirigent agiert, der ein Musikorchester leitet. Der Rezeptor gibt die Befehle an die untergeordnete Gruppe weiter, die dann die spezifischen Entscheidungen in der Zelle vornimmt. "Seit über 20 Jahren versuchen Wissenschaftler schon das ABS-Rezeptorproblem zu lösen, und Behauptungen über ABS-Rezeptoren werden von der wissenschaftlichen Gemeinschaft nicht ohne Widerspruch entgegengenommen", erklärte Professor Cutler. Für diese Studie nutzten die Forscher chemische Genomik zur Identifizierung der synthetischen Chemikalie "Pyrabactin", die konkret einen ABS-Rezeptor in der Modelllaborpflanze Arabiodopsis auslöst. Dank Pyrabactin konnten die Forscher den ABS-Rezeptor direkt identifizieren. "Durch diese Methode wurde nicht nur ein Gen gefunden, nach dem man in der Pflanzenforschung schon lange gesucht hatte, sondern sie zeigte auch, dass mithilfe der chemischen Genomik neue Chemikalien wie Pyrabactin identifiziert werden können, die enorme Auswirkungen auf den landwirtschaftlichen Anbau in den Entwicklungs- und Industrieländern haben kann", so Professor McCourt. Professor Cutler und sein Mitarbeiter Professor Brian Volkman vom Medical College of Wisconsin in den USA planen, die Struktur der rezeptorgebundenen ABS herzuleiten und diese Informationen als Anhaltspunkte zur Entwicklung neuer Chemikalien zu nutzen, um den ABS-Signalstoff-Stoffwechselweg zu aktivieren.
Länder
Spanien