Das "Nervensystem" von Pflanzen

Elektrische Signale, die auch als Aktionspotenziale (AP) bekannt sind, sind ein allgegenwärtiges und schnelles Signalsystem in Pflanzen. Während bereits ein einfaches Model zur Übertragung von AP vorgeschlagen wurde, bleibt die Funktionsweise dieses System weitgehend unverstanden.

Das EU-finanzierte Projekt "Disclosing the molecular bases of electrical signalling in plants" (PLANTELEXIGNAL) suchte nach den molekularen Mechanismen in Pflanzenzellen, die es diesen ermöglichen, AP zu produzieren und zu vermehren. Unter Verwendung von Gentechnik und modernen Sensorsystemen untersuchten die Forscher den Modellorganismus Arabidopsis thaliana.

Das Projekt untersuchte insbesondere zwei Kaliumkanäle (K+). Diese Proteine in der Zellwand sollen für die Aufrechterhaltung der AP in den Zellen verantwortlich sein. Darüber hinaus untersuchten die Forscher die Änderungen der Kalziumkonzentration (Ca2+), die auch mit der Signalübertragung in Pflanzen in Zusammenhang steht.

Sie fanden heraus, dass zwei Kaliumkanäle, AKT2 und GORK, verschiedene Aspekte der AP in Pflanzen steuern. AKT2 steuert die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein AP auf nahe Zellen vermehrt, während GORK die Amplitude und Länge des Signals beeinflusst.

Unter Verwendung einer modernen Sensortechnik entdeckte PLANTELEXIGNAL, dass AP-ähnliche und Kalziumsignale in ähnlichen Regionen der Pflanze auftraten, z. B. den Adern der Blätter. Außerdem bewegen sie sich mit einer ähnlichen Geschwindigkeit durch die Pflanze, was eine Verbindung zwischen der Kaliumsignalübertragung und den AP vermuten lässt.

Die Arbeit von PLANTELEXIGNAL hat erstmals spezielle Moleküle entdeckt, die an der AP-Signalübertragung in Pflanzen beteiligt sind. Dies wird eine Grundlage zur umfangreicheren Untersuchung der elektrischen Signalübertragung in Pflanzen bilden.