Warum bewirkt das Pflanzenhormon Auxin an einer Stelle etwas anderes als an einer anderen?

Auxin ist ein einfaches, aber starkes Hormon. Je nachdem, wo es sich anreichert, steuert es eine Vielzahl von Wachstumsmechanismen in Pflanzen. Dolf Weijers, Professor für Biochemie der Pflanzenentwicklung an der Universität Wageningen, versucht herauszufinden, was diese Multifunktionalität verursacht und wie sie funktioniert. Für diese Forschung erhielt er ein Vici-Stipendium im Wert von 1,5 Millionen Euro.

Multifunktionales Hormon aufgeklärt
Das Hormon Auxin ist ein molekularer Hauptregulator. Dolf Weijers ist seit Jahren davon fasziniert. „Das Hormon bewirkt in Pflanzen sehr viele verschiedene Dinge. Sie bestimmt, ob irgendwo eine Wurzel wächst, eine Blüte entsteht oder ob neue Gefäße für den Saftfluss entstehen. Dies ist seit fast hundert Jahren bekannt. Aber eine entscheidende Frage wurde nie beantwortet: Warum bewirkt Auxin in Pflanzen dies an einer Stelle und jenes an einer anderen?“

Verknüpfung von Protein und DNA
R2D2-Wurzel: Zellen, deren Zellkern gelb (grün + rot) leuchtet, haben wenig Auxin. Je roter die Zellkerne leuchten, desto mehr Auxin
Sobald das Hormon von der Pflanze erkannt wird, löst Auxin verschiedene Mechanismen aus, erklärt Weijers. „Der letzte Schritt besteht darin, Proteine ​​zu aktivieren, die an die DNA der Pflanze binden. Wir nennen diese Proteine ​​Transkriptionsfaktoren. Bei Aktivierung durch Auxin bestimmen diese Transkriptionsfaktoren, welche der rund 30.000 Pflanzengene ein- und ausgeschaltet werden. Die meisten Pflanzenarten verfügen über mehr als 20 verschiedene Transkriptionsfaktoren. Es ist entscheidend, welche dieser Faktoren in einer Pflanzenzelle vorhanden sind. Denn abhängig davon aktiviert Auxin den einen oder anderen Prozess.“

Funktionsweise von Transkriptionsfaktoren
Weijers möchte verstehen, wie diese verschiedenen Transkriptionsfaktoren dafür sorgen, dass andere Gene aktiviert werden. Letztendlich möchte er verstehen, wie die vielfältigen Funktionen von Auxinen während der Evolution der Pflanzen entstanden sind. Dank des Vici-Stipendiums kann er nun ein Team aus fünf Forschern zusammenstellen, die sich gemeinsam mit der Evolution der Pflanze befassen. „Wir sammeln zunächst Informationen aus dem 1000 Plant Genome Project. Daraus werden wir herausfinden, welche Transkriptionsfaktoren in welchen Pflanzenarten vorhanden sind, von der einzelligen Alge bis zum Baum. Auf diese Weise wollen wir nachvollziehen, welche Evolution die unterschiedlichsten Varianten hervorgebracht hat. Anschließend gehen wir ins Labor, wo wir Tests durchführen, die auf Vorhersagen basieren. Wir wollen herausfinden, warum Auxin seine spezifische Arbeit an Schlüsselpositionen in Pflanzen entfaltet.“

Dialog mit Pflanzenzüchtern in der Wirtschaft
Das Forschungsprojekt hat eine Laufzeit von fünf Jahren. In dieser Zeit möchte Weijers einen intensiven Dialog mit Menschen aus der Wirtschaft, beispielsweise Pflanzenzüchtern, führen. „Sie können sich vorstellen, dass es für diese Unternehmen sehr interessant ist, mehr über die Wirkung von Auxin in Pflanzen herauszufinden. Vor allem, wenn wir herausfinden, wie wir mehr Kontrolle darüber erlangen können. Für Züchter wäre es fantastisch, wenn dieses Wissen genutzt werden könnte, um bestehende Züchtungsverfahren weiter zu verbessern.“

Quelle: https://www.wur.nl/nl/nieuws/hoe-komt-het-dat-het-plantenhormoon-auxine-op-de-ene-plek-iets-anders-doet-dan-op-de-andere.htm