Gestresste Pflanzen

Neues aus der Forschung

Meldung vom 28.09.2018

Forscher messen in Echtzeit, wie Pflanzen durch die Synthese von flüchtigen Abwehrstoffen auf Klimaextreme reagieren


181003-1244_medium.jpg
 
Klimakammer an der Universität Freiburg
Lukas Fasbender, Ana Maria Yáñez-Serrano, Jürgen Kreuzwieser, David Dubbert, Christiane Werner
Real-time carbon allocation into biogenic volatile organic compounds (BVOCs) and respiratory carbon dioxide (CO2) traced by PTR-TOF-MS, 13CO2 laser spectroscopy and 13C-pyruvate labeling
PLOS One
DOI: 10.1371/journal.pone.0204398

Ana Maria Yáñez-Serrano, Lukas Fasbender, Jürgen Kreuzwieser, David Dubbert, Simon Haberstroh, Raquel Lobo-do-Vale, Maria C. Caldeira, Christiane Werner
Volatile diterpene emission by two Mediterranean Cistaceae shrubs
Scientific Reports
DOI: 10.1038/s41598-018-25056-w

Hitze, Dürre oder Frost bedeuten Stress: Prof. Dr. Christiane Werner, Professorin für Ökosystemphysiologie am Institut für Forstwissenschaften der Universität Freiburg, erforscht mit ihrem Team, wie Pflanzen verschiedene Moleküle während des Stoffwechsels verarbeiten und welche sie zum Beispiel als Schutz vor Stress in flüchtige organische Verbindungen (BVOC) stecken. So kann sie erkennen, welcher Prozess im Inneren der Pflanze in Extremsituationen abläuft und was diese in die Atmosphäre abgibt. Zusammen mit Lukas Fasbender ist es nun gelungen, die Stoffwechselwege der mediterranen Pflanze Halimium halimifolium, bekannt als Gelbe Zistrose, in Echtzeit sichtbar zu machen. Ihre Ergebnisse stellen die Forschenden im Onlinefachmagazin „PLOS One“ vor.

Fasbender hat ein Messsystem in zwei Klimakammern aufgebaut, mit dem er nicht nur bestimmen kann, wieviel Kohlendioxid in der Photosynthese von Pflanzen aufgenommen oder abgegeben wird. Sondern er kann damit beobachten, was die Pflanze zusätzlich an biogenen flüchtigen organischen Elementen, unter anderem Schutz- und Duftmolekülen, in die Luft abgibt. Fasbender und Werner führten den Blättern des Zistrosengewächses markiertes Pyruvat zu, das aus drei Kohlenstoffatomen besteht und in der Pflanze als zentrales Stoffwechselprodukt vorkommt, da es zum Beispiel zur Synthese von BVOCs oder zur Energiegewinnung in der Atmung gebraucht wird.

Das Freiburger Forschungsteam, dessen Arbeit durch den Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrates gefördert wird, verwendet dafür Pyruvat, das an einzelnen Atomen mit stabilen Isotopen markiert ist: „Damit könne wir in Echtzeit den Weg einzelner Atome und die Geschwindigkeit des Einbaus in BVOCs oder CO2 Kohlendioxid verfolgen“, erklärt Werner. Den Forschenden der Albert-Ludwigs-Universität gelang es so, im Sekundentakt zu beobachten, wie die mediterrane Pflanze das Pyruvat in ihren Stoffwechsel einbaut, die Moleküle zerlegt und den abgespalteten Kohlenstoff verarbeitet. Mit diesem System konnte Dr. Ana Maria Yáñez-Serrano nachweisen, dass mediterrane Zistrosen sogar sehr große, aus 20 Kohlenstoffatomen bestehende Moleküle, so genannte Diterpene, abgeben können.

Zurzeit verändert das Team die Licht- und Temperaturverhältnisse sowie die Wasser- und Luftzufuhr in den Lichtkammern, sodass die Pflanze stets auf neue Situationen reagieren müssen. „Uns interessiert, was sich innerhalb des Systems verschiebt und wie lange sich eine Pflanze zum Beispiel gegen eine Dürre schützen kann, bis das System kippt“, erklärt Werner. „Mit den aktuellen Ergebnissen unserer Echtzeitanalyse ist uns ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der Regulationsmechanismen im pflanzlichen Kohlenstoffwechsel und der BVOC-Biosynthese gelungen.“


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von idw-online


News der letzten 2 Wochen


Meldung vom 11.12.2018 17:36

Ausweitung des Energiepflanzenanbaus ist für Natur genauso schädlich wie der Klimawandel

Eigentlich profitiert die Natur vom Klimaschutz, für den die Bioenergie lange als Heilsbringer galt. Um das 1 ...

Meldung vom 11.12.2018 17:28

Klein und vielseitig: Schlüsselorganismen im marinen Stickstoffkreislauf nutzen Cyanat und Harnstoff

Ammoniak-oxidierende Archaeen, oder Thaumarchaea, zählen zu den häufigsten Mikroorganismen im Meer. Allerdin ...

Meldung vom 11.12.2018 17:23

Neues über ein Pflanzenhormon

Das Pflanzenhormon Jasmonsäure übernimmt auch eine Funktion, die bislang unbekannt war: Es sorgt dafür, das ...

Meldung vom 11.12.2018 17:15

Regensburger Biologen heben „versteckten Schatz“

Schlammpackungen halten fit – zumindest scheint das für Samen von einer Reihe von Pflanzenarten zu stimmen. ...

Meldung vom 11.12.2018 17:12

Drei Nervenzellen reichen, um eine Fliege zu steuern

Uns wirft so schnell nichts um. Eine Fruchtfliege kann dagegen schon ein kleiner Windstoß vom Kurs abbringen. ...

Meldung vom 06.12.2018 14:53

Durchs Netz gefallen - Weniger Tagfalter auch in Schutzgebieten

Wie ein Rettungsnetz für die Artenvielfalt zieht sich das Schutzgebietssystem „Natura 2000“ quer durch di ...

Meldung vom 06.12.2018 14:44

Erfolgreich seit mindestens 99 Millionen Jahren

Biologen der Universität Jena finden frühesten Beweis für Parasitismus bei Fächerflüglern.

Meldung vom 06.12.2018 14:39

Mehr Diversität als zuvor

Eine Studie der Universitäten Konstanz und Glasgow findet Hinweise auf die Erholung eines Ökosystems nach ei ...

Meldung vom 06.12.2018 14:32

Wie Lärchen den hohen Norden Sibiriens erobern

Rekonstruktion der Entwicklung riesiger Lärchenwälder Sibiriens: Verbreitungsgrenzen verschiedener Lärchena ...


24.11.2018:
Wenn das Meer blüht
24.11.2018:
Durchsichtige Fliegen
15.11.2018:
Plastik im Fisch
03.10.2018:
Gestresste Pflanzen

13.08.2018:
Wie Vögel lernen
20.07.2018:
Magie im Reagenzglas

18.06.2018:
Primaten in Gefahr
28.05.2018:
Störche im Aufwind
07.05.2018:
Misteln atmen anders

27.03.2018:
Kenne Deinen Fisch!

01.09.2016:
Elefanten im Sinkflug
13.12.2015:
Leben ohne Altern
22.05.2014:
Lebensraum Käse
22.05.2014:
Domino im Urwald
04.04.2014:
Nationalpark Asinara
13.03.2014:
Trend-Hobby Imker
04.09.2013:
Harmloser Terrorvogel
07.02.2013:
Wie Bienen riechen

Newsletter

Neues aus der Forschung