Hvordan planter danner deres frø

Grøntsag, frugt, eller korn – størstedelen af ​​vores mad stammer fra planternes reproduktion. Forskere ved UZH har nu opdaget nøglen til, hvordan planter regulerer pollenvækst og frødannelse. Ud over frødannelse, viden om disse signalveje kan bruges til at påvirke plantevækst eller deres forsvar mod skadedyr.

Omkring 80 til 85 procent af vores kaloriebehov dækkes af frø, enten direkte som fødevarer eller indirekte gennem brug som foder. Frø er resultatet af planternes reproduktion. I blomstringsperioden, det mandlige og kvindelige væv interagerer med hinanden på en række måder. Når pollen lander på blomstens stigma, det spirer og danner et pollenrør, som så hurtigt vokser mod plantens æggestok. Når den først finder et æg, pollenrøret brister for at frigive sædceller, som befrugter ægløsningen og sætter frødannelse i gang.

Pollenrør interagerer med kvindeligt plantevæv

Anført af Ueli Grossniklaus, professor ved Institut for Plante- og Mikrobiologisk Biologi ved Universitetet i Zürich, et internationalt forskerhold har nu demonstreret, hvordan pollenrøret interagerer med, og reagerer på, kvindeligt plantevæv. Pollenrøret gør det ved at udskille ekstracellulære signaler (RALF-peptider), som det bruger til at udforske sit cellulære miljø og regulere dets vækst. To receptorer på cellens overflade gør den i stand til at opfatte de udskilte signaler og overføre dem til indersiden af ​​cellen.

Intracellulære signaler regulerer væksten

Arbejder sammen med teamene af Christoph Ringli fra UZH og Jorge Muschietti fra University of Buenos Aires, holdet omkring Grossniklaus var i stand til at fastslå, at yderligere proteiner skulle være aktive for at pollenrøret kunne genkende signalerne – LRX-proteiner. Disse proteiner blev identificeret ved UZH for 15 år siden af ​​Beat Keller og hans forskningsgruppe, men deres funktion havde tidligere ikke været klar. LRX-proteiner er lokaliseret i cellevæggen, der omgiver planteceller, hvor signalerne kan lægge til. "Vi har mistanke om, at pollenrøret udforsker ændringer i cellevæggen ved at udsende signaler og reagere derefter, for eksempel ved at omlægge væksten, " siger Ueli Grossniklaus. Det er sjældent, at planter producerer og opfatter signaler med de samme celler. Forskerne formoder, at dette tillader pollenrøret, som vokser ekstremt hurtigt, at reagere hurtigere på ændringer i sit miljø frem for at være afhængig af signaler fra andre naboceller.

Molekylær indsigt åbner op for en bred vifte af potentielle anvendelser

De signalveje, som forskerne beskriver, er involveret i mange andre grundlæggende processer, bl. og viden om, hvordan de fungerer, åbner op for adskillige anvendelsesmuligheder for planteavl. "Ved bedre at forstå, hvordan disse proteiner virker, vi kan ikke kun påvirke bestøvning og frødannelse, men også udvikling og vækst af planter eller deres forsvar mod skadedyr, " slutter Ueli Grossniklaus.