Mutation senkt Energievergeudung bei Pflanzen
Teil der Lichtenergie nicht für die Fotosynthese und den Aufbau von Biomasse verwendet
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Pflanze: cleveres Energiemanagement schützt (Foto: pixabay.com Pexels) |
Bochum/Halle (pte010/08.04.2020/10:30) Um sich vor zu viel Elektronentransport zu schützen, nutzen Pflanzen einen Teil der Lichtenergie nicht für die Fotosynthese und den Aufbau von Biomasse, sondern um mittels Mutation effizienter zu arbeiten. Das haben Forscher der Ruhr-Universität Bochum (RUB) http://rub.de und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) http://uni-halle.de ermittelt. Details wurden in "Nature Communications" publiziert.
Tausende Proteine identifiziert
Das Team hat für seine aktuelle Arbeit mehrere tausend Proteine identifiziert, bestimmte deren jeweilige Menge in Mutanten- und in Referenzlinien und kombinierte diese Befunde mit Messungen der Fotosyntheseleistung. Als Modellorganismus diente die Ackerschmalwand, wissenschaftlich auch als Arabidopsis thaliana bezeichnet. Zwei Mutationen waren von besonderem Interesse und gaben den Ausschlag für die nun beschriebenen Entdeckungen.
Eine der Mutationen bewirkt, dass der Import von Proteinen in die Chloroplasten gestört ist. Chloroplasten sind davon abhängig, einen Großteil ihrer Proteine aus dem Zytoplasma zu importieren. "Durch einen Defekt im Import kann nicht ausreichend Chlorophyll gebildet werden - die Pflanzen sind nicht grün, es ist eine Albinomutante", so MLU-Erstautorin Julia Grimmer. Die andere Mutation beeinflusst die Funktion des Proteasoms. Dieser Proteinkomplex ist dafür zuständig, Proteine im Zytoplasma abzubauen. In der Mutante ist diese Funktion verändert.
Neuer Phänotyp der Pflanze
"Die Kombination dieser beiden Mutationen hat dazu geführt, dass ein neuer Phänotyp der Pflanze entstanden ist", erklärt RUB-Wissenschaftler Sacha Baginsky. "Die Pflanzen sind grüner als die Albinomutante und betreiben auch mehr Fotosynthese. Das hat uns überrascht, weil es der Intuition widerspricht. Fügt man dem ersten einen zweiten Defekt hinzu, verbessert sich die Funktion." Die Schlussfolgerung: Durch den verringerten Abbau von Proteinen aufgrund der Proteasommutation sind mehr Chloroplasten-Proteine im Zytoplasma verfügbar.
Trotz des durch die Importmutation gestörten Transports können dadurch immer noch einige Proteine in die Chloroplasten transportiert werden, wo somit mehr Chlorophyll gebildet werden kann als bei den Albinopflanzen. Die neue Doppelmutante verfügt außerdem über mehr Thylakoidstapel: Hier sind die funktionalen Fotosynthesekomplexe lokalisiert.
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