Die Albino-Gerste

Das Rätsel der gestreiften Gerste

Blätter und Stiele von Pflanzen sind grün, weil kleine mit Chlorophyll gefüllte Organellen mit dem Namen Chloroplasten in der Pflanzenzelle verteilt sind. Dank ihrer grünen Pigmentierung können Pflanzen Solarenergie in chemische Energie umwandeln.

Der Prozess für das Heranreifen der Chloroplasten aus Proplastiden heißt Biogenese. Externe Faktoren wie etwa die Temperatur können den Prozess beeinflussen. Die Codierung des Prozesses übernehmen Proteine in der DNS. Auch dieser Prozess kann gestört sein und beeinträchtigen die Bildung von Chloroplasten. Dann wachsen grün-weiß gestreifte Blätter heran. Ein Beispiel ist die Albostrians-Gerste. Verursacht wird die Abweichung vom Grün durch Chloroplasten, die in ihrer Funktion gestört sind und in verschiedenen Regionen des Pflanzengewebes auftreten kann.

Die Albostrians-Gerste wird als Modellpflanze für die Chloroplastenbiologie genutzt. Wie das Phänomen entsteht, war bisher jedoch nicht ganz genau bekannt. Die Ursachen hat jetzt das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben zusammen mit der Humboldt Universität und der KWS Lochow GmbH herausgefunden. Die Forscher haben das Gen identifiziert, das für die grün-weiße Streifung verantwortlich ist.

Das CCT-Domänen-Gen HvAST spielt bei der Chloroplasten-Biogenese im Zellkern eine zentrale Rolle, ist aber bei der Gerste in den Plastiden lokalisiert. Dort wirkt es in der frühen embryonalen Entwicklungsphase bei der Entwicklung der Chlorophyll-tragenden Organellen.

„Seit den frühen 1950er Jahren untersuchen Forscher nun schon die Variationen von Pigmentierung, da dieses Phänomen Einblicke in wichtige Genfunktionen und Genregulierung gewährt, und somit in die Grundlagen der Genetik von Lebewesen. Mit dieser Studie haben wir erfolgreich eines der Schlüsselgene dieses Prozesses identifiziert“, so Prof. Dr. Nils Stein vom IPK in Gatersleben.

Lesestoff:

Li. et al. (2019), Leaf Variegation and Impaired Chloroplast Development Caused by a Truncated CCT Domain gene in albostrians Barley. Plant Cell.
DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.19.00132

roRo; Foto: Josef Bergstein / IPK Gatersleben