Forscher entdecken einen regulatorischen Weg, der die Art und Weise verändert, wie sich Zellen in Pflanzen teilen

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Anonim

Ein internationales wissenschaftliches Konsortium, zu dem auch der Freiburger Pflanzenbiologe Prof. Dr. Thomas Laux gehört, hat einen Regulationsweg entdeckt, der gewöhnliche somatische Zellen von Pflanzen in Keimzellen für die sexuelle Fortpflanzung verwandelt. Die Forscher haben ihre Ergebnisse kürzlich in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.

Im Gegensatz zu Menschen und Tieren legen Pflanzen keine spezialisierte Zelllinie (Keimbahn) für die zukünftige Produktion von Gameten während der frühen Embryogenese beiseite. Stattdessen werden die Keimzellen von Pflanzen de novo aus somatischen Zellen in den floralen Fortpflanzungsorganen, den Staubblättern und den Fruchtblättern gebildet. Zu diesem Zweck schalten die ausgewählten Zellen ihren Zellteilungsmodus von der Mitose, der Zellproliferation, die die Chromosomenzahl aufrechterhält, zur Meiose, der Teilung, die die Anzahl der Chromosomen reduziert, und wo die genetische Rekombination auftritt, um. Pflanzen haben daher Strategien entwickelt, die es somatischen Zellen ermöglichen, auf das Keimbahn-Schicksal zu wechseln und dies am richtigen Ort und zur richtigen Zeit zu tun.

Laux und Kollegen haben im Modellorganismus Arabidopsis thaliana mehrere Gene identifiziert, die das Startsignal für den Wechsel von Mitose zu Meiose liefern. Der Ausgangspunkt für die in Science präsentierten Ergebnisse sind Mutanten, die mehrere Keimzellen statt einer einzigen in jeder Eizelle bilden.

Entscheidend für den neu entdeckten Stoffwechselweg ist die Einschränkung der Aktivität des Transkriptionsfaktors WUSCHEL, den Laux 'Team vor einigen Jahren als wichtigen Regulator pluripotenter Stammzellen identifiziert hatte, die sich zu jedem Zelltyp im Organismus entwickeln können. Die Beteiligung von WUSCHEL an der Bildung von Keimzellen ist eine Entdeckung, die molekulare Beweise für die lange Hypothese liefert, die aus paläobotanischen Studien abgeleitet wurde, dass die reproduktiven Ovula und das Sprossmeristem aus dem gleichen Vorläuferorgan in alten Pflanzen entstanden sind. Der neu entdeckte Regulationsmechanismus zeigt, wie Pflanzen den Umstieg auf das Keimzellenprogramm begrenzen können, so dass nur eine Keimzelle entsteht, während die umgebenden Zellen andere Aufgaben übernehmen.

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