Forscher der Abteilung für Biochemie am Indian Institute of Sciences (IISc) haben einen lange gesuchten Mechanismus zur Regulierung des Wachstums primitiver Landpflanzen wie Bryophyten (einer Gruppe, zu der Moose und Lebermoose gehören) entdeckt, der auch bei späteren Blütenpflanzen erhalten geblieben ist.
Die in der Fachzeitschrift Nature Chemical Biology veröffentlichte Studie konzentrierte sich auf die nicht-kanonische Regulation von DELLA-Proteinen, einem zentralen Wachstumsregulator, der die Zellteilung bei Embryophyten (Landpflanzen) unterdrückt.
Interessanterweise fehlt den Bryophyten, den ersten Pflanzen, die vor etwa 500 Millionen Jahren an Land erschienen, der GID1-Rezeptor, obwohl sie das Phytohormon GA produzieren. Dies wirft die Frage auf, wie Wachstum und Entwicklung dieser frühen Landpflanzen reguliert wurden.
Anhand des Lebermooses Marchantia polymorpha als Modellsystem fanden die Forscher heraus, dass diese primitiven Pflanzen ein spezialisiertes Enzym, MpVIH, verwenden, das den zellulären Botenstoff Inositolpyrophosphat (InsP₈) produziert, wodurch sie DELLA ohne die Notwendigkeit von Gibberellinsäure abbauen können.
Die Forscher fanden heraus, dass DELLA eines der zellulären Zielmoleküle der VIH-Kinase ist. Darüber hinaus beobachteten sie, dass Pflanzen, denen MpVIH fehlt, die Phänotypen von M. polymorpha-Pflanzen nachahmen, die DELLA überexprimieren.
„Wir waren gespannt darauf, ob die Stabilität oder Aktivität von DELLA in MpVIH-defizienten Pflanzen erhöht ist“, sagte Priyanshi Rana, Erstautorin und Doktorandin in Laheys Forschungsgruppe. Entsprechend ihrer Hypothese stellten die Forscher fest, dass die Hemmung von DELLA die Wachstums- und Entwicklungsdefekte von MpVIH-Mutantenpflanzen signifikant kompensierte. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die VIH-Kinase DELLA negativ reguliert und dadurch das Pflanzenwachstum und die Entwicklung fördert.
Die Forschung an DELLA-Proteinen reicht bis zur Grünen Revolution zurück, als Wissenschaftler unwissentlich deren Potenzial zur Entwicklung ertragreicher, halbzwergwüchsiger Sorten nutzten. Obwohl die genauen Wirkungsweisen damals noch unklar waren, ermöglicht die moderne Technologie Wissenschaftlern heute, die Funktionen dieser Proteine durch Gentechnik zu beeinflussen und so die Ernteerträge effektiv zu steigern.
Die Untersuchung früher Landpflanzen liefert auch Erkenntnisse über deren Evolution in den letzten 500 Millionen Jahren. So destabilisieren beispielsweise moderne Blütenpflanzen DELLA-Proteine über einen Gibberellinsäure-abhängigen Mechanismus, während InsP₈-Bindungsstellen erhalten bleiben. Diese Erkenntnisse geben Aufschluss über die Evolution zellulärer Signalwege im Laufe der Zeit.
Dieser Artikel wurde aus den folgenden Quellen übernommen. Hinweis: Der Text wurde möglicherweise gekürzt und inhaltlich angepasst. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an die jeweilige Quelle. Unsere Richtlinien für Pressemitteilungen finden Sie hier.
Veröffentlichungsdatum: 15. September 2025