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Von der Zelle in die Adern

Das Bild zeigt den Querschnitt durch eine kleine Blattader aus einem Blatt einer Zuckerrübenpflanze nach Behandlung mit einem Antikörper gegen das BvSUT1 Protein. Der Antikörper markiert die 5 Geleitzellen in dieser Blattader grün. Die drei kleineren Siebelemente werden nicht markiert, besitzen also kein BvSUT1 Protein. Der weiße Balken entspricht der Größe von 10 µm. (Bild: WILEY Blackwell)

FAU-Forscher beschreiben das Protein, das Zucker in die Blattadern der Zuckerrübe pumpt

Ob in Würfel gepresst oder als kleine Kristalle, ob in Cola, Schokoriegeln oder im Kaffee. Wir nutzen reichlich Zucker um Getränke und Speisen zu süßen. In Deutschland wird dieser aus Zuckerrüben gewonnen. Forscher der FAU haben nun zusammen mit Kollegen von anderen Universitäten sowie mit Partnern aus der Wirtschaft herausgefunden, wie der Zucker in die Blattadern der Zuckerrübe kommt. Hierfür ist ein bestimmtes Protein zuständig, das die Forscher in ihrer Arbeit auf Zellebene lokalisieren und dessen Eigenschaften sie beschreiben konnten. Ihre Ergebnisse haben sie im Fachmagazin Plant Biology veröffentlicht.

Unter der Leitung von Prof. Dr. Norbert Sauer, haben Erlanger Forscher der Lehrstühle für Molekulare Pflanzenphysiologie sowie für Biochemie der FAU zusammen mit Kollegen aus Würzburg, Köln und Kaiserslautern  ein Protein beschrieben und lokalisiert, das den Zucker, der während der Fotosynthese entsteht, in die Blattadern lädt. Dieses Protein trägt den Namen BvSUT1 und befindet sich in den Plasmamembranen der Geleitzellen. Diese Zellen treten nur in einer bestimmten Pflanzenklasse auf, den Bedecktsamern beziehungsweise Blütenpflanzen. Sie bilden dort zusammen mit den langgestreckten Siebröhrenzellen eine funktionelle Einheit, wobei die Geleitzellen für den Stoffwechsel und die Siebröhrenzellen für die Verteilung des Zuckers zuständig sind. Lokalisieren konnten die Forscher das Protein, indem sie Querschnitte von Blattadern mit Antikörpern gegen das BvSUT1-Protein behandelten. Die Antikörper markierten dabei nur die Geleitzellen, die Siebröhrenzellen hingegen nicht.

Das BvSUT1-Protein pumpt die Zuckermoleküle zusammen mit Protonen durch eine Pore in seinem Inneren aus dem Raum zwischen den Zellen in die Adern der Zuckerrübenblätter.  Im Inneren dieser Adern fließt der Zucker dann in die Rübe, wo er in speziellen Vakuolen, also von einer Membran umgebenen Räumen, gespeichert wird. Um die Eigenschaften des Proteins besser messen zu können, brachten die Forscher die genetische Information für das BvSUT1-Protein in Hefezellen oder in Eizellen des Krallenfrosches ein. So konnten die Wissenschaftler unter anderem feststellen, welche Art von Zucker transportiert wird und Ladungsänderungen an der Plasmamembran messen, wenn das BvSUT1-Protein die Zuckermoleküle zusammen mit Protonen in die Eizellen des Krallenfrosches pumpte. Damit beschrieben Sauer und seine Kollegen ein bisher zwar bekanntes, aber noch nicht geklärtes Phänomen, das zukünftig vielleicht zur Züchtung ertragreicherer Rübenarten führen könnte.

Die Ergebnisse des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projektes veröffentlichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Plant Biology unter dem Titel „Functional characterisation and cell specificity of BvSUT1, the transporter that loads sucrose into the phloem of sugar beet (Beta vulgaris L.) source leaves“ (doi:10.1111/plb.12546).

Weitere Informationen

Prof. Dr. Norbert Sauer
Tel.: 09131/85-28211
norbert.sauer@fau.de

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