Ein Forschungsteam um den Freiburger Pflanzenphysiologen Prof. Dr. Jürgen Kleine-Vehn hat einen bisher unbekannten Mechanismus entdeckt, der erklärt, wie Pflanzen ihr Wachstum schnell an wechselnde Umweltbedingungen anpassen. Im Hintergrund wirkt eine Art zelluläre Abbau-Maschinerie, die wie ein Schalter die Verfügbarkeit des Pflanzenhormons Auxin steuert. Durch diesen Mechanismus kann die Pflanze dynamisch auf ihre Umgebung reagieren und ihr Wachstum regulieren, wie zum Beispiel die Krümmung des Sprosses zum Licht oder das Wurzelwachstum im Boden.
PILS-Proteine als Torwächter
Im Mittelpunkt dieses neu entdeckten Steuerungsmechanismus stehen die PILS-Proteine, die eine Funktion wie Torwächter einnehmen: Sie entscheiden, ob das Pflanzenhormon Auxin im Zellinneren zurückgehalten oder für Wachstum freigegeben wird. Die Zahl der PILS-Proteine, die für diese Entscheidung maßgeblich ist, wird wiederum durch eine zelluläre Abbau-Maschinerie, die sogenannte ERAD-Maschinerie, bedarfsgerecht reguliert. Wird Auxin aufgrund von Umweltveränderungen benötigt, werden die PILS-Proteine abgebaut, wodurch die Pflanze ihren Wachstumsmodus anpasst. Bei stabilen Umweltbedingungen bleiben die Proteine hingegen erhalten und verlangsamen die Hormonreaktion.
Möglicher Schlüssel für nachhaltige Landwirtschaft
„Man kann sich diesen Mechanismus vorstellen wie einen molekularen Schalter“, sagt Studienleiter Kleine-Vehn. „Die Pflanze entscheidet, ob Auxin wirkt oder nicht – und passt ihr Wachstum damit flexibel an die Umwelt an.“ Diese Entdeckung eröffnet einen neuen Blick auf die präzise Steuerung der Pflanzenentwicklung und verdeutlicht, wie eng interne Kontrollmechanismen mit externen Signalen verknüpft sind. Die Biologin Seinab Noura, Erstautorin der Studie an der Universität Freiburg, unterstreicht die Bedeutung dieser Ergebnisse und erklärt: „Wenn wir solche Mechanismen gezielt nutzen, könnten Nutzpflanzen widerstandsfähiger gegenüber Stress werden.“ Langfristig könnte dieses Wissen damit auch helfen, Pflanzen robuster gegen Klimaveränderungen zu machen – ein Schlüssel für die nachhaltige Landwirtschaft der Zukunft.
Quelle
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau (09/2025)
Publikation
Seinab Noura, Jonathan Ferreira Da Silva Santos, Elena Feraru, Sebastian N.W. Hoernstein, Mugurel I. Feraru, Laura Montero-Morales, Ann-Kathrin Rößling, David Scheuring, Richard Strasser, Pitter F. Huesgen, Sascha Waidmann, Jürgen Kleine-Vehn: ERAD machinery controls the conditional turnover of PIN-LIKES in plants. In: Science Advances. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adx5027