Stoffwechsel der Pflanzen: Ein Musterbeispiel an Flexibilität

Am Gregor Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der ÖAW  werden die vernetzten Signalwege, die Pflanzen die Bewältigung  von Stress ermöglichen, untersucht

Die Molekularbiologin Claudia Jonak hat sich der Erforschung der Signalübertragung verschrieben: einer Signalübertragung nicht mit Funk oder Licht, sondern mit Proteinen in Pflanzen. Die 38-jährige Wissenschaftlerin vom Gregor Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) untersucht, welche Mechanismen der Signalübertragung Pflanzen nützen, um adäquat auf Stress aus ihrer Umwelt zu reagieren. In ihrer Habilitation, die vor kurzem mit dem Kardinal-Innitzer-Förderpreis ausgezeichnet wurde, konnte sie zeigen, dass zwei besondere Enzymklassen (Proteinkinasen mit den Kürzeln "MAPKs und GSKs) entscheidende Signale weiterleiten und damit eine zentrale Rolle in der Stess-Antwort spielen. Die Wissenschaftlerin arbeitet gemeinsam mit Heribert Hirt, einem Senior Scientist am GMI, an den molekularbiologischen Grundlagen der pflanzlichen Reaktion auf Stress und wird vom Wissenschaftsfonds FWF und vom Wiener Wissenschaftts-, Forschungs- und Technologiefonds WWFT gefördert.

Eingeschränkte Beweglichkeit mit innerer Flexibilität wettmachen

Pflanzen sind sesshaft: Wo sie verwurzelt sind, müssen sie wachsen, blühen und fruchten. Wenn sich aber die Umweltbedingungen - etwa durch Trockenheit, Salzstress oder Schädlingsbefall - verschlechtern, bleibt nur die Möglichkeit, den Stoffwechsel umzustellen. Manchen Pflanzen gelingt das, andere sterben ab. Den Gründen dafür ist das Team um Claudia Jonak auf der Spur. Mittlerweile wissen die Wissenschaftler, dass die erfolgreichen Pflanzen unter Stress eine höhere Aktivität an MAPKs beziehungsweise GSKs aufweisen. Die dafür verantwortlichen Genabschnitte konnten die Forscher auch in andere Pflanzen einbauen und damit eine verbesserte Antwort auf Stress erzielen. Das funktioniert bis jetzt prinzipiell, aber noch nicht in Serienreife. "Wir kratzen gerade erst an der Oberfläche. Die Signalwege in Pflanzen sind keine Einbahnstraßen, sondern sehr plastisch, und der Informationsfluss ist komplexen Regulationsmechanismen unterworfen", sagt Claudia Jonak. Der nächste Puzzelstein sei es, die unmittelbaren Reaktionspartner oben genannter Enzyme zu identifizieren.

Gregor Mendel-Institut: Grundlagenforschung an Pflanzen mit Anwendungsperspektive

Die Wissenschaftlerin fühlt sich - wie das Gregor Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der ÖAW insgesamt - der Grundlagenforschung verpflichtet. Dennoch würde sie eine sinnvolle Anwendung begrüßen: "Wir werden es uns auf lange Sicht nicht leisten können, das erworbene Wissen nicht für die Züchtung von widerstandsfähigeren Kulturpflanzen zu nützen. Und dabei geht es nicht zwingend um die Herstellung gentechnisch veränderten Saatgutes, sondern um eine effizientere konventionelle Züchtungsforschung, bei der molekulargenetischen Methoden die Arbeitszeit stark verkürzen können." Das GMI, 2001 als Tochtergesellschaft der ÖAW gegründet, wird vom Pflanzengenetiker Dieter Schweizer geleitet. Im nächsten Jahr wird das GMI gemeinsam mit dem Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der ÖAW das neue Laborgebäude am Vienna Bio Center im 3. Wiener Gemeindebezirk beziehen.

Kontakt:
Univ. Doz. Dr. Claudia Jonak
c/o Institut für Mikrobiologie und Genetik der Universität Wien
Dr. Bohrgasse 9, 1030 Wien
T + 43 1 4277 54627
F + 43 1 4277 9546
claudia.jonak@univie.ac.at
http://www.gmi.oeaw.ac.at/cjonak.htm

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