Forschern der TU München ist ein wichtiger Schritt zur Hitzeresistenz von Pflanzen gelungen.

Pflanzen nutzen um Überlebenschancen bei Hitze zu erhöhen, die sogenannte Hitzeschockreaktion. Das ist ein molekularer Signalübertragungsweg, der auch von menschlichen und tierischen Zellen zum Schutz aktiviert wird. Ein Forschungsteam der Technischen Universität München (TUM) hat nun herausgefunden, dass pflanzliche Steroidhormone diese Schutzwirkung bei Pflanzen verstärken können.

Pflanzen können durch Reaktion kurze Hitzewellen überstehen

Pflanzen haben Fähigkeiten entwickelt, um kurze Hitzeperioden zu überstehen: Sie können einen molekularen Signalübertragungsweg aktivieren, die sogenannte Hitzeschockreaktion. Diese nutzen alle Organismen. Sie schützt Zellen unter anderem vor Schäden durch proteotoxischen Stress, der Proteine schädigt und nicht nur durch Hitze. Der Stress kann auch durch andere Faktoren verursacht werden. Dies sind etwa bestimmte Toxine, UV-Licht oder zu hohe Salzkonzentrationen in Böden. Die Hitzeschockantwort schützt die Zellen. Ein wichtiger Aspekt ist dabei die Produktion sogenannter Hitzeschockproteine, die als molekulare Schutzschilder dienen, um eine Fehlfaltung von Proteinen zu vermeiden.

Mit Protein Hitzeresistenz regulieren

Pflanzen antworten auf den Hitzestress unter anderem mit so genannten Hitzeschockfaktoren, aber auch mit anderen molekularen Akteuren. Insbesondere Hormone, also chemische Botenstoffe, sind hier beteiligt. Eine Gruppe von Hormonen sind die Brassinosteroide - Steroide, die Pflanzen bilden, um ihr Wachstum und ihre Entwicklung zu regulieren. Neben wachstumsfördernden Eigenschaften besitzen sie auch andere interessante Fähigkeiten: Sie können die Hitzestressresistenz von Pflanzen erhöhen. 

Die Forscher haben herausgefunden, dass das Protein BES1, das für das An- und Abschalten bestimmter Abschnitte auf der DNA zuständig ist, gezielt genutzt werden kann, um Hitzeschockproteine verstärkt zu synthetisieren. Wenn die Aktivität von BES1 erhöht wird, werden Pflanzen widerstandsfähiger gegen Hitzestress, wenn sie verringert wird, werden sie empfindlicher. Die Wissenschaftler sehen ein großes Potential für die Landwirtschaft und den Gartenbau.

Foto: A. Heddergott/TUM (Prof. Brigitte Poppenberger, Professorin für Biotechnologie gartenbaulicher Kulturen, in einem Gewächshaus.)