Gezielte Kontrolle der Fruchtreifung schont Nahrungsressourcen
Veröffentlichung in Scientific Reports
16.08.2016 – Das Pflanzenhormon Ethylen spielt bei der Pflanzenreifung eine entscheidende Rolle. Biologen der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) um Prof. Dr. Georg Groth haben herausgefunden, dass man den Reifungsprozess mit Hilfe von kurzen Peptiden auf einfache Weise verzögern kann. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der Zeitschrift Scientific Reports.
Nach Schätzungen der FAO (Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen) werden jährlich bis zu 40 Prozent der erzeugten Lebensmittel weggeworfen. Weltweit kommen so 1,3 Milliarden Tonnen Lebensmittel ungenutzt auf den Müll. Das entspricht einer LKW-Schlange von der Erde bis zum Mond und wieder zurück; eine erschreckende Menge angesichts der Tatsache, dass jeder 9. Mensch dieser Welt Hunger leidet. Ein erheblicher Teil der Nahrungsmittel geht dabei bereits auf dem Weg zum Verbraucher unter anderem durch vorzeitige Fruchtreife verloren.
Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Georg Groth vom Institut für Biochemische Pflanzenphysiologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf will diese Fruchtreife gezielt beeinflussen. Hierbei spielt das gasförmige Pflanzenhormon Ethylen eine zentrale Rolle. Der Ethylen-Signalweg wurde in den letzten zehn Jahren weltweit in verschiedenen Laboratorien aufgeklärt, man kennt nun die beteiligten Proteine und ihre Interaktionen. Dies ermöglicht einen gezielten Eingriff in die Signalkette des Pflanzenhormons, ohne in das Erbgut der Pflanze eingreifen zu müssen. Besonders effektiv funktioniert dies bei Tomaten, wie das Düsseldorfer Team in Kooperation mit Wissenschaftlern der Radboud University Nijmegen zeigte.
Jede Pflanzenzelle ist in der Lage, Ethylen wahrzunehmen. Hierfür hat sie ein spezielles Repertoire an Rezeptoren, die mit weiteren Proteinen interagieren, um die Ethylen-spezifische Fruchtreifereaktion auszulösen. Ein essentieller Interaktionspartner der Ethylen-Signalkette heißt EIN2. Wichtig für die Interaktion dieses Proteins mit den Rezeptoren ist ein kurzes Sequenzmotiv von nur acht Aminosäuren innerhalb der Sequenz von EIN2. Dieses Motiv ist so wichtig, dass es sich in den letzten 250 Millionen Jahren Entwicklungsgeschichte nicht durch Mutationen veränderte.
Im Fachjournal Scientific Reports veröffentlichten die Wissenschaftler kürzlich, dass dieses 8-Aminosäure-Motiv eigenständig (als Peptid NOP-1) auf Tomaten aufgetragen werden kann und die Fruchtreife verzögert. Es wird vermutet, dass das Peptid in der Frucht die Bindungsstelle für EIN2 am Rezeptor blockiert. Hierdurch wird eine Ethylen-Antwort unterbunden und die Fruchtreife somit verzögert.
Diese Ergebnisse zeigen, wie die Haltbarkeit von Früchten grundsätzlich erhöht werden kann. Im nächsten Schritt muss ihre Anwendbarkeit im größeren Maßstab getestet werden. Ist der großtechnische Einsatz des Peptids möglich, kann ein beträchtlicher Teil von Nahrungsverlusten auf dem Transportweg vermieden werden. Dies wäre ein wichtiger Schritt zu einer ressourcen-schonenderen Nahrungsmittelwirtschaft.
Originalveröffentlichung
M.M.A. Bisson, M. Kessenbrock, L. Müller, A. Hofmann, F. Schmitz, S.M. Cristescu & G. Groth, Peptides interfering with protein protein interactions in the ethylene signaling pathway delay tomato fruit ripening, Scientific Reports, 1. August 2016
Online: http://www.nature.com/articles/srep30634
Kontakt
Prof. Dr. Georg Groth
Institut für Biochemische Pflanzenphysiologie
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Die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) ist seit 1965 die Universität der Landeshauptstadt und eine feste Größe in der deutschen Hochschullandschaft.
An ihrer Medizinischen, Mathematisch-Naturwissenschaftlichen, Philosophischen, Wirtschaftswissenschaftlichen und Juristischen Fakultät studieren rund 31.000 Studierende. Im Fokus der wissenschaftlichen Forschung stehen traditionell die Lebenswissenschaften. Zuletzt konnte im Rahmen der „Exzellenzinitiative“ von Bund und Ländern die Förderung eines Exzellenzclusters in der Pflanzenzüchtungsforschung gewonnen werden.
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