Große Konferenz für kleine Pflanze
Bei der 23. International Conference on Arabidopsis Research (ICAR), die von 3. bis 7. Juli in der Wiener Hofburg stattfindet, dreht sich alles um die bekannteste Modellpflanze der Wissenschaft.
Ergebnisse auf andere Pflanzen übertragbar
"Wegen Ihrer geringen Platzansprüche lässt sich Arabidopsis leicht im Labor züchten. Sie ist verwandt mit wichtigen Nahrung und Rohstoff liefernden Pflanzen wie Raps - und sie ist für genetische Untersuchungen sehr gut geeignet, weil sie in kurzer Zeit viele Samen macht", sagt Marie-Theres Hauser von der Universität für Bodenkultur (Boku) Wien im Gespräch mit der APA. Sie organisiert gemeinsam mit Forschern des Gregor Mendel Instituts für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und der Universität Wien die Konferenz in Wien.
In der Genetik braucht man immer Zahlen und Verhältnisse, daher muss man viele Nachkommen analysieren - auch hier bietet die Ackerschmalwand mit kurzen Reproduktionszyklen Vorteile, die schon Anfang des vergangenen Jahrhunderts erkannt wurden. Mittlerweile arbeiten laut Hauser weit über 4.000 Wissenschaftler weltweit an dieser Pflanze.
"Die gemeinsamen weltweiten Projekte an einem pflanzlichen Modellorganismus werden die molekularen Mechanismen der Pflanzenentwicklung und der Physiologie aufklären", sagt Hauser. Forschungsergebnisse der Modellpflanzen können dann auf andere Pflanzen wie etwa Nutzpflanzen übertragen werden.
Vom Blaulicht-Rezeptor zum menschlichen Hirn
Die Zahl der Publikationen über Arabidopsis ist Legion. Als eine der für sie wichtigsten Erkenntnisse der Ackerschmalwand-Forschung nennt Hauser, die Möglichkeit "ein Arabidopsis-Gen in Pappeln zu transferieren und zu zeigen, dass es dort genau die gleiche Funktion hat". Konkret war es ein Gen, das die Entwicklung von Blüten induziert, und mit dem man zum ersten Mal zeigen konnte, dass die Gene der Modellpflanze auch auf weit verwandte Arten wie Bäume übertragbar sind. "Das ist ein schönes Beispiel, wie die grundlegenden Mechanismen der Blütenentwicklung im Laufe der Evolution konserviert geblieben sind", so Hauser.
Die Wissenschaftlerin hält aber auch Erkenntnisse für wichtig, "die auch in tierischen Organismen gültig sind". Das schönste Beispiel ist für sie die Entdeckung des Blaulicht-Rezeptors Cryptochrom. "Dieser wurde zuerst in Arabidopsis gefunden, später hat sich herausgestellt, dass ein ähnlicher Eiweißstoff im Gehirn von vielen Organismen für den Tag-Nacht-Rhythmus verantwortlich ist, also unter anderem beim Menschen für das Schlafen."
Aktuell von besonderem Interesse ist für Hauser die Möglichkeit, nicht nur genetische Untersuchungen an von im Labor hergestellten Mutanten zu machen, "sondern schauen zu können, wie sich die Pflanze in der Natur angepasst hat". Arabidopsis sei dafür gut geeignet, wächst sie doch über die ganze nördliche Hemisphäre verteilt.
Vererbbarer Stress?
Das Erbgut der Arabidopsis ist seit Dezember 2000 bekannt, es war das erste publizierte und öffentlich zugängliche Pflanzengenom. Das GMI ist unter anderem an einem großen Projekt beteiligt, bei dem mindestens 1001 Arabidopsis-Genome sequenziert werden sollen. "Die natürlichen Anpassungen sind deshalb so interessant, weil sie sich in der Umwelt bewährt haben. Da lernen wir viel mehr, als wenn man nur die Funktion eines einzelnen Gens untersucht", so Hauser.
Als "großen Durchbruch" sieht Hauser auch die epigenetischen Analysen, also wie Eigenschaften vererbt werden, die nicht in der DNA-Sequenz festgelegt sind. "Hier erforschen wir und viele andere Gruppen gemeinsam, wie diese Regulation durch Stress verändert wird und ob diese Veränderungen auch an die nächste Generation weitergegeben werden", so die Wissenschaftlerin.
Pflanzliche Entgiftung
Hausers Spezialgebiet ist die Wurzelentwicklung. Arabidopsis kann auf durchsichtigem Nährmedium in Kulturschalen wachsen - was es einfach macht, Veränderungen zu beobachten. So untersucht sie etwa, wie Umweltgifte das Wurzelwachstum verändern. Gemeinsam mit ihren Mitarbeitern Ulrike Werner und David Merz konnte sie zeigen, dass Schimmelpilzgifte, sogenannte Mykotoxine, die Pflanzen massiv schädigen. Auch für Säugetiere sind sie schädlich, weil sie eine verfrühte pubertäre Entwicklung auslösen. Die EU verlangt deshalb, dass man Getreide nach dem Schimmelpilzgift untersucht.
Doch Hauser konnte gemeinsam mit Analytikern vom IFA (Interuniversitären Department für Agrarbiotechnologie) Tulln zeigen, dass Pflanzen das Mykotoxin für sich unschädlich machen können, indem sie es verändern. Unangenehmerweise wird es nach dem Verzehr im menschlichen Magen wieder in seine schädliche Form umgewandelt. Daher wäre es wichtig, auch nach diesen versteckten Giftstoffen zu testen, so Hauser.
science.ORF.at/APA
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