Um Schäden zu vermeiden: Pflanzen reagieren rasch auf starkes Sonnenlicht

Bisher ging die Forschung vor allem davon aus, dass Chloroplasten – also die Orte der Photosynthese in der Pflanzenzelle – Signale an den Zellkern senden. Dort werden dann die Gene aktiviert, um Schutzprogramme zu starten. Dies ist jedoch ein langer Weg. Das Forschungsteam aus Bielefeld und Canberra fanden nun heraus: Pflanzen können schneller reagieren. Sie greifen direkt in die Herstellung von Proteinen ein. «Wir konnten zeigen, dass Pflanzen ihre Proteinproduktion innerhalb weniger Minuten neu ausrichten, noch bevor sich die Aktivität der Gene im Zellkern verändert», sagt Erstautor Dr. Marten Moore.

Innerhalb von zehn Minuten entstehen so mehr Proteine, die für die Photosynthese im Chloroplasten wichtig sind. So schützt sich die Pflanze vor Schäden durch zu viel Licht. Dieser schnelle Umbau wird durch kurze Abschnitte am Anfang der mRNA ausgelöst, die dabei als molekulare Schalter für die Proteinproduktion wirken.

Diesen Mechanismus wiesen die Forschenden nicht nur in der Modellpflanze Arabidopsis, sondern auch in der Hirseart Setaria viridis nach. Das spricht dafür, dass er in vielen Pflanzenarten verbreitet ist.

Angesichts des Klimawandels ist diese Entdeckung interessant. Denn wer versteht, wie Pflanzen sich in Minuten anpassen, kann langfristig Sorten entwickeln, die stabilere Erträge liefern, ohne ihr Erbgut grundsätzlich zu verändern, sondern indem gezielt natürliche Steuerungselemente genutzt werden.