Eine mangelhafte Calciumverteilung in Nutz- und Agrarpflanzen verursacht jährlich grosse Ertragsausfälle. Nun hat ein koreanisch-schweizerisches Forschungsteam unter der Co-Leitung von Pflanzenphysiologen der Universität Zürich ein Protein identifiziert, das den Calciumtransport von der Pflanzen-wurzel bis zum Spross regelt. Das spezifische Transportprotein liefert für die Züchtung einen ersten Ansatz, um Mangelerscheinungen bei Nahrungspflanzen zu beheben.

Blütenendfäule bei Tomaten und Gurken, stippige Äpfel – die unschönen Flecken auf Früchten und Gemüsen beeinträchtigen nicht nur den Geschmack, sondern verursachen jährlich grosse Ernteeinbussen. Die charakteristischen Flecken und Schadstellen sind auf ungenügende Calciumaufnahme bzw. gestörten Calcium-transport innerhalb der Pflanze zurückzuführen. Die Schäden treten folglich auch dann auf, wenn der Boden genügend Calcium bereitstellt. Ein Team unter der Leitung von Wissenschaftlern der Universität Zürich und Pohang University of Science and Technology (Korea) hat erstmals ein Protein identifiziert, das für den Calciumtransport von der Wurzel zum Spross verantwortlich ist. «Pflanzen zeigen ohne dieses Transportprotein ein verkümmertes Wachstum», erklärt Enrico Martinoia, Professor für molekulare Pflanzenbiologie an der Universität Zürich.

Calciumaufnahme über Wurzelepidermis

Calcium sorgt bei Pflanzen für stabile Zellwände und übermittelt Signale innerhalb der Zellen. Die Calciumkonzentration variiert innerhalb der Pflanze je nach Bereich, was komplexe Regel- und Transportmechanismen erfordert. Wie und von welchem Gewebe Calcium-Ionen von den Wurzeln aufgenommen und in den Spross der Pflanze transportiert werden, war bis anhin weitgehend unbekannt. Um diese Fragen zu klären, untersuchten die Wissenschaftler die Kulturpflanze «Brassica Juncea», im Volksmund als brauner oder indischer Senf bekannt, und die Modellpflanze «Arabidopsis thaliana», Ackerschmalwand. Die Forscher identifizierten ein spezifisches Transportprotein, das Calcium-Ionen von der Wurzel in den Pflanzen-spross transportiert. Weiter zeigen sie in ihrer kürzlich in «Proceedings of the National Academy of Sciences» publizierten Arbeit, dass die Calciumaufnahme über die Wurzelepidermis erfolgt und nicht wie bisher vermutet über das Endoderm. Die Identifikation des Transportproteins für Calcium ist ein erster Ansatz, um die gefürchteten Mangelerscheinungen bei Nahrungspflanzen zu eliminieren.

Literatur:

Wong-Yong Song, Kwan-Sam Choi, De Angeli Alexis, Enrico Martinoia and Youngsook Lee. Brassica juncea plant cadmium resistance 1 protein (PCR1) facilitates the radial transport of calcium in the root. PNAS. October 14, 2011. doi: 10.1073/pnas.1104905108

Info und Foto: Zürich Uni.