Unterschiedliche Stressreaktionen bei Pflanzen

Schwermetalle lösen verschiedene Reaktionen aus

Wien (pte020/20.09.2004/12:21) Schwermetalle können bei Pflanzen sehr unterschiedliche Stressreaktionen auslösen. Wissenschaftlern des Campus Vienna Biocenter http://www.univie.ac.at haben nun den Nachweis dafür erbringen können. Die Ergebnisse sind eine wichtige Grundlage für das Verständnis, wie Pflanzen mit zunehmenden Schwermetall-Konzentrationen in den Böden fertig werden und wie diese Fähigkeit vom Menschen sinnvoll eingesetzt werden kann, berichtet der Wissenschaftsfond FWF http://www.fwf.ac.at , der das Projekt gefördert hat.

Widrige Umweltbedingungen verursachen auch für Pflanzen enormen Stress. Da sie als sesshafte Lebewesen diesen Umständen bedingungslos ausgeliefert sind, haben sie ein umfassendes Portfolio an Stressreaktionen entwickelt, die das Forscherteam um Heribert Hirt und Claudia Jonak genauer untersucht hat. Von großem Interesse für die Forscher waren dabei Schwermetalle, die in der Natur nur in geringen Dosen vorkommen. Hohe Konzentrationen, wie sie zunehmend durch Umweltbelastungen auftreten, wirken hingegen toxisch. Hirt und sein Team hat nun erstmals die genauen Reaktionen von Pflanzen auf hohe Konzentrationen verschiedener Schwermetalle miteinander verglichen. "Bereits unsere ersten Messungen zeigten, dass die Schwermetalle die Aktivierung von vier verschiedenen Enzymen hervorrufen, die eine ganz zentrale Rolle bei pflanzlichen Stressreaktionen haben. Diese Enzyme sind so genannte MAPKs", so Hirt. MAPKs ist die Abkürzung für "mitogen-activated protein kinases", einer Klasse von molekularen Schaltern, die von zentraler Bedeutung für die Steuerung der Genexpression sind.

Die Wissenschaftler entdeckten auch, dass die Aktivitäten bei unterschiedlichen Schwermetallen anders ausfielen: Es wurden zwar die gleichen vier Enzyme aktiviert, jeweils aber mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. "Die Aktivierung einzelner MAPKs durch Kupfer erfolgte bereits nach fünf bis zehn Minuten, während vergleichbare Effekte durch Cadmium erst 20 Minuten später verursacht wurden", führt der Experte aus. "Diese Differenz ist zwar für die Fähigkeit der Pflanze, mit dem Stress fertig zu werden, nicht so ausschlaggebend, deutet aber darauf hin, dass unterschiedliche Stressreaktionen stattfinden".

Grundlage dieser Hypothese ist die Tatsache, dass sowohl Kupfer als auch Cadmium zur Produktion von schädlichen Sauerstoffradikalen in der Pflanze führen. Diese Radikale können die MAPKs direkt aktivieren, im Gegensatz zu Schwermetallen. Weitere Experimente sollen nun diese Vorgänge genau klären.

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