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Wissenschaftler des Tübinger Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie haben entschlüsselt, wie Pflanzen die Anzahl ihrer Stammzellen regulieren
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Zwei Arabidopsis-Keimlinge. Im Vordergrund ein Wildtyp-Keimling mit funktionellem Meristem, dahinter ein Keimling mit einer Mutation im WUSCHEL-Gen, der daher nach den Keimblättern keine weiteren Organe anlegen kann. Im Hintergrund ist ein Detailausschnitt einer Microarray-Hybridisierung zu sehen.
Bild: Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie
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Pflanzen verfügen dank totipotenter Stammzellen lebenslang über die Fähigkeit, ständig neue Organe zu bilden. Wie Hormone und genetische Faktoren zusammenwirken, damit Pflanzen weder verkümmern noch krebsartig wuchern, war jedoch unbekannt. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie haben jetzt einen Rückkopplungsmechanismus offen gelegt, über den ein wachstumsförderndes Hormon und ein regulatorisches Eiweiß in Pflanzen verbunden sind, um die Zahl an Stammzellen steuern. Diese Erkenntnisse sind von grundsätzlicher Bedeutung für die gesamte Stammzellforschung.
Alle oberirdischen Teile einer Pflanze - Blätter, Blüten, Stängel, Samen - entspringen letztlich einem winzigen Gewebebereich an der Spitze des Sprosses. Diese von Biologen als Sprossmeristem bezeichnete Region enthält totipotente Stammzellen, die während der gesamten Lebenszeit einer Pflanze aktiv bleiben. Im Gegensatz zu Tieren, die nach dem Abschluss der Embryonalentwicklung nur noch über gewebespezifische Stammzellen verfügen, können Pflanzen daher über viele Jahre hinweg weiter wachsen und neue Organe ausbilden.
Diese Fähigkeit birgt jedoch zugleich auch Gefahren: Steigt die Zahl der meristematischen Stammzellen zu schnell an, drohen krebsähnliche Wucherungen. Schrumpft der Stammzellpool dagegen stark, dann verkümmert die Pflanze. Um lebensfähig zu bleiben und die eigene Fortpflanzung zu sichern, muss die Pflanze daher die Zahl ihrer Stammzellen genau ausbalancieren.
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