Wenn Keimlinge das Licht der Welt erblicken
Immer wieder faszinierend ist es, wenn im Frühling alles zu spriessen beginnt, wenn aus dem im Boden verborgenen Samen Keimlinge dem Licht entgegen wachsen. Ein komplizierter Prozess, wie man heute weiss. Denn die junge Pflanze, die bis jetzt von der im Samenkorn gespeicherten Energie gezehrt hat, muss sich gründlich umstellen. Sobald sie nämlich das Licht der Welt erblickt, wird der Prozess angeschaltet, der gemeinhin als Photosynthese bezeichnet wird. Jetzt werden Vorläufer-Moleküle des grünen Pflanzenfarbstoffs Chlorophyll aktiviert und das Pflänzlein kann fortan mit Sonnenlicht leben und wachsen.
ZU VIEL IST TÖDLICH. Doch auch hier gilt: Allzu viel ist ungesund. Ist mehr Chlorophyll aktiv als gerade benötigt, kann die überschüssig eingefangene Sonnenergie Schaden anrichten, den Sprössling gar abtöten. Chlorophyllproduktion und -abbau müssen also fein aufeinander abgestimmt sein, damit die Pflanze gedeihen kann. Eine Gruppe von Wissenschaftlern, darunter die am ETH-Institut für Pflanzenforschung tätigen Klaus Apel und Chanhong Kim, haben nun die Substanz gefunden, welche die Chlorophyllproduktion und damit Energieaufnahme aus dem Sonnenlicht in den Pflanzen reguliert. In der jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins «Science» berichten sie von ihrem Fund.
PIF 1 (Phytochrome Interacting Factor 1) tauften die Wissenschaftler den Eiweissstoff, der über den pflanzlichen Photorezeptor Phytochrom wirkt und dazu führt, dass die Chlorophyll-Biosynthese bei Bedarf zurückgefahren wird. Zumindest konnte nachgewiesen werden, dass Pflanzen (für die Versuche wurden Sprösslinge der Ackerschmalwand/Arabidopsis verwendet), aus denen das Gen für PIF 1 entfernt wurde, vom Sonnenlicht regelrecht ausgebleicht wurden.
STRESSRESISTENZ. «Nach einer konkreten Anwendung unserer Entdeckung haben wir nicht gesucht», so Klaus Apel im Gespräch mit der baz. Apel ist seit 1990 ordentlicher Professor für Pflanzenwissenschaften an der ETH, hat sich aber schon zuvor mit der Chlorophyll-Regulation beim Pflanzenwachstum beschäftigt. «Allenfalls», so meint er, «könnte man dank dem neuen Wissen in Zukunft einmal Nutzpflanzen heranzüchten, die resistenter sind gegenüber Stressfaktoren wie Trockenheit oder Kälte.» Und dies könnte dann etwa in Anbauzonen mit rauem Klima die Ernteerträge verbessern helfen.