Stoffwechseländerungen in Pflanzen live erleben Forscher der Uni Münster machen unter Bonner Beteiligung Stoffwechseldynamiken in Pflanzen sichtbar
Wissenschaftler der Universitäten Münster untersuchen unter Beteiligung der Universität Bonn Schlüsselmechanismen der Regulation des Energiestoffwechsels in Pflanzen und haben nun erstmals mithilfe eines neuen Verfahrens der in vivo Biosensorik in Echtzeit verfolgt, wie sich Umweltveränderungen auf den zentralen Redoxstoffwechsel auswirken. Die Studie ist als Vorab-Publikation in der Fachzeitschrift „The Plant Cell“ erschienen.
Junger Keimling der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), der in seinen Zellen den fluoreszenten Biosensor trägt. Die Falschfarbenabbildung stellt den Redoxzustand des NAD Pools in den Zellen und Geweben dar. Regenbogenskala von blau [oxidierter NAD Pool] bis rot [reduzierter NAD Pool]. (© Foto: Plant Energy Biology Lab / Janina Steinbeck )
Vom Stoffwechsel in Pflanzen hängt nicht nur fast alles Leben auf der Erde, sondern hängen insbesondere auch unsere Ernährung und unsere Gesundheit ab. Um zu verstehen, wie diese Stoffwechselprozesse in Pflanzen funktionieren, untersuchen Wissenschaftler des Instituts für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) unter Beteiligung der Universität Bonn Schlüsselmechanismen der Regulation des Energiestoffwechsels. Ein neues Verfahren der in vivo Biosensorik erlaubt es ihnen nun erstmals in Echtzeit zu verfolgen, wie sich Umweltveränderungen, zum Beispiel Licht, Temperatur, Trockenheit, Überflutung oder Schädlingsbefall, auf den zentralen Stoffwechsel in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana, der Ackerschmalwand, auswirken.
Hintergrund und Methodik
Das Forscherteam hat einen genetisch-codierten Sensor in die Pflanzen eingebaut, um zentrale Stoffwechselprozesse im wahrsten Sinne des Wortes ‚sichtbar‘ zu machen. „Da Pflanzen äußerlich sehr statisch wirken, müssen sie innerhalb ihrer Zellen Meister der Flexibilität und Anpassung sein und zwar blitzschnell. Diese Dynamik können wir nun live in der lebenden Pflanze beobachten“, sagt Dr. Janina Steinbeck, Erstautorin der Studie. Für die bildliche Darstellung und Messung des Stoffwechselprozesses in der Pflanze nutzten die Forscher die in vivo Biosensorik, ein Verfahren, das in Echtzeit lebende Organismen, Gewebe oder Zellen untersucht. Der Biosensor besteht aus einem biologischen Erkennungselement, einem Protein, das ein zu detektierendes Molekül spezifisch bindet, und einem Ausleseelement, einem Protein, das die Bindung am Erkennungselement in ein Lichtsignal übersetzt. Ursprünglich wurde der nun verwendete Biosensor für den Einsatz in Nervenzellen entwickelt. Die Wissenschaftler haben diesen Sensor verfeinert und für den Einsatz in der Pflanze weiterentwickelt [...]
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