Wien. Ein Signal aus jenen Pflanzen-Zellorganellen, die Licht in biochemische Energie umwandeln (Chloroplasten), steuert, welche Bausteine eines Gens im Zellkern nach dem Ablesen zusammengebaut werden. Das fand ein internationales Wissenschafterteam mit Wiener Forschern heraus. Damit können Pflanzen auf Änderungen in den Lichtverhältnissen reagieren, berichten sie im Fachjournal "Science".

Die Forscher entdeckten, dass die Einzelteile eines Gens namens At-RS31 in Ackerschmalwand-Pflanzen nach dem Ablesen unterschiedlich zusammengesetzt werden, je nachdem, ob die Pflanze im Licht oder in der Dunkelheit steht. Wenn es dunkel ist, wird mehr "alternativ gespleißt", also ein kürzeres Endprodukt zusammengeklebt. Kommt die Pflanze ins Licht, werden wieder sämtliche Teile zusammengebaut, sagte Andrea Barta von den Max F. Perutz Laboratories der Universität Wien und der Medizin-Uni Wien.

Für den Produktwechsel ist der Zustand von Plastochinon entscheidend, eines Moleküls in den Chloroplasten, das an der Photosynthese beteiligt ist, so die Forscher um den Argentinier Alberto Kornblihtt von der Universität in Buenos Aires. Dieser Zustand wird durch die Lichtverhältnisse beeinflusst. Verhindert man die Änderungen an Plastochinon, können die Chloroplasten den Zusammenbau von At-RS31 im Zellkern nicht mehr steuern.

Signalweg noch zu klären


Daraus schließen die Forscher, dass die Chloroplasten ein Signal an den Zellkern schicken, wenn sich der Zustand von Plastochinon durch den Wechsel der Lichtverhältnisse geändert hat. Ebenso senden die Blätter, in denen die Photosynthese passiert, eine Botschaft an die Wurzeln im finsteren Boden. Denn der Zusammenbau von At-RS31 ändert sich dort mit einiger Verzögerung, jedoch nur bei einer aufrechten Verbindung zwischen beiden Organen. Wurde die Leitung zwischen Blättern und Wurzeln gekappt, konnten die Spleiß-Vorgänge in den Wurzeln nicht mehr an die Lichtverhältnisse angepasst werden.

Chloroplasten stammen von blaugrünen Mikroben (Cyanobakterien) ab, die Photosynthese betreiben und vor Urzeiten von Wirtszellen als Energielieferant aufgenommen wurden. Viele ihrer Gene wanderten daraufhin in die Schaltzentrale des Wirts (Zellkern), aber offensichtlich hätten die Chloroplasten die Kontrolle nicht komplett verloren, so Barta.

"Als Nächstes möchten wir mehr über den Signalweg zwischen Chloroplasten und Zellkern herausfinden, und welches Signalmolekül die Lichtmeldung von den Blättern zu anderen Pflanzenteilen bringt", so Erstautor Ezequiel Petrillo, der mittlerweile von Argentinien nach Wien gezogen ist, um seine Forschung als Postdoc in Bartas Labor weiterzuführen.