Ein Forschungsteam der Universitäten Münster, Hannover und Halle hat entschlüsselt, wie Pflanzensamen beim Keimen schnell Energie gewinnen. Das teilte die Universität Münster mit.

Demnach sind die Mitochondrien, die als „Kraftwerke der Zellen“ gelten, in trockenen Samen bereits voll ausgebildet und können ihre Arbeit innerhalb weniger Minuten aufnehmen.

Die meisten Pflanzensamen können fast vollständig austrocknen und bleiben dennoch lebensfähig. Bei einem Feuchtigkeitsgehalt von unter zehn Prozent befinden sie sich in einem biologischen Ruhezustand und können über Jahrzehnte lagern, bis günstige Umweltbedingungen die Keimung auslösen.

Am Beispiel der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) zeigte das Forschungsteam, dass die komplexe innere Struktur der Mitochondrien mit einer äußeren und einer inneren Membran sowie Einstülpungen bereits vor der Keimung vollständig vorhanden ist. Die Samenmitochondrien enthalten außerdem schon das komplette Inventar an Proteinen, das für die Zellatmung nötig ist.

Die schnelle Aktivierung ausgereifter Mitochondrien nach der ersten Wasseraufnahme beobachteten die Wissenschaftler auch bei Raps, Kolbenhirse und Tomate.

Das deute darauf hin, dass diese Eigenschaft bei Blütenpflanzen mit trockenen Samen weit verbreitet und evolutionär konserviert ist. Nach Angaben der Universität Münster identifizierte das Team verschiedene Proteine, die dazu beitragen, dass die Mitochondrien die Trockenphase unbeschadet überstehen.

Iris Finkemeier vom Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen der Universität Münster sagte, ein besseres Verständnis des Zusammenspiels dieser Proteine eröffne neue Wege, um Samen von Nutzpflanzen länger keimfähig und resistenter gegenüber ungünstigen Lagerbedingungen zu machen.

Das Team nutzte unter anderem hochauflösende Mikroskopie, Massenspektrometrie und weitere Verfahren der Proteinanalyse. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Arbeit.

Die Studie ist in der Fachzeitschrift Current Biology erschienen.

Foto: via dts Nachrichtenagentur