Proteine gegen Salzstress bei Pflanzen identifiziert: Hilfe für gestresste Pflanzen

Einem Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie ist es gelungen, Proteine zu identifizieren, die einem Ertragsverlust von Pflanzen bei Salzstress entgegenwirken könnten. Die Forschergruppe war bis Januar 2015 von Staffan Persson geleitet worden , der nun Professor an der Universität Melbourne in Australien ist.

Umweltbedingungen wie Trockenheit, Kälte oder hoher Salzgehalt von Böden verursachen bei Pflanzen Stress. Das kann im schlimmsten Fall zum Absterben der Pflanzen führen. Oft sterben die Pflanzen aber nicht vollständig ab, sondern ihr Wachstum und die Biomasseproduktion sind vermindert. Bei Kulturpflanzen kann das einen Ertragsverluste von bis zu 50 Prozent zur Folge haben.

In der aktuellen Studie konnte Perssons Team nun belegen, dass zwei bisher unbekannte Proteine den Prozess der Zelluloseherstellung unterstützen. Die beiden Proteine wurden von den Forschern „Companion of Cellulose synthase (CC)“ getauft. Nachdem die Wissenschaftler belegen konnten, dass die CC-Proteine an dem für den Zelluloseaufbau zuständigen Enzymkomplex beteiligt sind, stellten sie in weiteren Versuchen fest, dass eine erhöhte Salzkonzentration zu einer vermehrten Produktion der beiden Proteine CC1 und CC2 führte. Nun vermuteten sie, dass diese beiden Proteine etwas mit der Salztoleranz zu tun haben könnten und dass über sie möglicherweise die Salzsensibilität von Pflanzen geregelt wird.

Um ihre Vermutung zu überprüfen, schalteten die Forscher bei der Modellpflanze Arabidospsis thaliana (Ackerschmalwand) diejenigen Gene aus, die für die Herstellung der CC-Proteine verantwortlich sind und kultivierten diese Pflanzen auf einem salzhaltigen Wachstumsmedium. Die Forscher konnten nun beobachten, dass diese Pflanzen weniger gut wuchsen als die Kontrollpflanzen, bei denen diese Gene nicht ausgeschaltet waren.

Nach weiteren Untersuchungen konnten die Wissenschaftler schließlich nachweisen, dass bei Pflanzen mit CC-Proteinen zwar die sogenannten Mikrotubuli-Fasern, die am Aufbau des Zellskeletts beteiligt sind – zunächst infolge des Salzstress abgebaut werden, jedoch bei weiter andauerndem Stress wieder neu aufgebaut werden. Bei Pflanzen ohne CC-Proteine wurden die Mikrotubuli nicht neu aufgebaut. Die Ergebnisse könnten nun die Züchtung salztoleranter Nutzpflanzen voranbringen, so die Forscher.Kix