Biologin: Ethylen spielt bei der Befruchtung von Pflanzen eine zentrale Rolle

Intelligente Vermehrung

Welche Faktoren bei der Pflanzenvermehrung eine entscheidende Rolle spielen, erforscht die Bremer Biologin Rita Groß-Hardt (rechts) im Labor. Zu ihrer Arbeitsgruppe gehören auch Dr. Ronny Völz und Diplom-Biologin Juliane Heydlauff. ·
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Welche Faktoren bei der Pflanzenvermehrung eine entscheidende Rolle spielen, erforscht die Bremer Biologin Rita Groß-Hardt (rechts) im Labor. Zu ihrer Arbeitsgruppe gehören auch Dr. Ronny Völz und Diplom-Biologin Juliane Heydlauff. ·

Bremen - Von Viviane ReinekingPflanzen übertragen ihre Pollen durch Wind oder Insekten und pflanzen sich auf diese Weise fort. Wissenschaftler der Uni Bremen haben jetzt herausgefunden, dass bei der Befruchtung von Blütenpflanzen das gasförmige Pflanzenhormon Ethylen eine wichtige Rolle spielt.

In ihrer Grundlagenforschung beschäftigen sich die Biologen damit, welche Prozesse und Faktoren bei der Fortpflanzung eine entscheidende Rolle spielen. Die jetzt gewonnenen Erkenntnisse sind nach Angaben der Universität ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der pflanzlichen Reproduktion. Sie könnten langfristig einen Beitrag zur Ertragssteigerung von Nutzpflanzen leisten, heißt es.

Ihre Ergebnisse haben Prof. Rita Groß-Hardt und ihre Arbeitsgruppe vom Fachbereich Biologie/Chemie jetzt in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Developmental Cell“ veröffentlicht. Das von Pflanzen gebildete Gas Ethylen beschleunigt Alterungsprozesse bei Pflanzen – etwa, wenn Blütenblätter anfangen zu welken. Auch nachreifende Obst- und Gemüsesorten produzieren den Stoff, geben ihn an ihre Umwelt ab und steuern dadurch ihre eigene Reifung und die der Früchte in ihrer Umgebung.

Besonders stark sondern beispielsweise Tomaten, Äpfel und Bananen Ethylen ab und verderben so nicht selten andere, in der Nähe gelagerte Gemüsesorten. Dieser Vorgang lässt sich auch für eine gezielte Reifung nutzen, indem zum Beispiel eingekaufte Avocados und Kiwis noch nicht die gewünschte Reife haben.

Ethylen wird im großen Stil auch in der Industrie genutzt: Bananen beispielsweise werden unreif geerntet und gekühlt verschifft und so der Reifungsprozess unterbrochen. Nach ihrer Ankunft kommen sie mit einem ethylenhaltigen Gemisch in Kontakt, um kontrolliert zu reifen und verzehrbereit in die Supermarktregale zu gelangen.

Um die neuen Erkenntnisse der Biologen zu verstehen, lässt sich der Reproduktionsprozess am besten unter dem Mikroskop im Detail betrachten: In Pflanzen werden die Spermazellen in Pollen transportiert. Im Laufe des Reproduktionsprozesses wachsen sie zu langen sogenannten Pollenschläuchen aus. Hunderte von ihnen machen sich auf den Weg zu den Samenanlagen der Pflanze, in denen sich je eine reife Eizelle befindet.

Nach Angaben der Bremer Forscher werden die Pollenschläuche dabei von Botenstoffen angelockt, die von Eizellnachbarzellen, sogenannten Synergiden, gebildet werden. Der erste Pollenschlauch, der sein Ziel erreicht, platzt auf und entlässt die für die Befruchtung nötigen Spermazellen. Danach sterben die Synergiden ab, so dass keine weiteren Pollenschläuche angelockt werden können. Auf diese Weise werde sichergestellt, dass der sich nun entwickelnde Samen nur von einem „Vater“ abstammt.

„Bislang war unklar, wie es von der erfolgreichen Befruchtung zum Absterben der Synergiden kommt“, sagt Groß-Hardt. „Meine Mitarbeiter, allen voran Dr. Ronny Völz, haben verschiedene Experimente durchgeführt, die zeigen, dass die Befruchtung in den Samenanlagen zur Bildung von Ethylen führt. Interessanterweise löst das Gas ein gezieltes Absterben der Synergiden aus, während andere Zellen der Samenanlage keinen Schaden nehmen“, so die Biologin, die am Fachbereich die Abteilung für Molekulare Genetik der Pflanzen leitet.

„Ein möglicher Ansatz zur Ertragssteigerung ist es, Pflanzen zu produzieren, die in ihren Samenanlagen mehr als einen Embryo bilden. Dazu müssen verschiedene Schritte modifiziert werden. Unter anderem müssen diese Pflanzen überzählige Eizellen bilden. Darüberhinaus muss diese Pflanze mehr als einen Pollenschlauch anlocken, damit genügend Spermazellen für die Befruchtung vorhanden sind“, so Groß-Hardt. Lezteres sei der Fall in Pflanzen, die aufgrund eines Gendefektes Ethylen nicht mehr wahrnehmen können.

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