Alle Ampeln auf Grün

Die Pflanzenhormone Auxin und Cytokinin steuern viele Ereignisse in der Entwicklung von Pflanzen, und die beiden Hormone interagieren auf mehreren Ebenen. Die Richtung, in die Auxin fließt, ist wichtig für die Entwicklung von Pflanzen und ihre Reaktion auf Reize aus der Umgebung. Der Auxinstrom ändert rasch seine Richtung, bislang ist allerdings nicht bekannt, welche Auslöser und Mechanismen für diese dynamische Veränderung verantwortlich sind. In einer in Current Biology neu erschienen Publikation zeigt ein ForscherInnenteam rund um Eva Benková, Assistant Professor am IST Austria, darunter Erstautor Peter Marhavý, Postdoc, und Jiři Friml, Professor am IST Austria, dass Cytokinin als Polarisierungsreiz dient, der die Richtung des Auxinstroms kontrolliert; ähnlich wie Ampeln den Strom von Autos dirigieren. (DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.04.002)

Die Richtung des Auxinstroms wird zum größten Teil durch PIN Transportproteine definiert. Sie transportieren Auxin aus der Zelle hinaus, und befinden sich nur an manchen der Membrane einer Zelle. Der Auxinstrom hängt davon ab, wo diese PIN Transporter sind. Die Polarität von PIN ist äußerst dynamisch, und diese Änderung der Polarität ist essentiell für die Entwicklung von Pflanzenorganen und gerichtete Reaktionen auf die Umwelt, etwa die Ausrichtung zum Licht. In ihrer Publikation zeigen die ForscherInnen, dass während des Wachstums von seitlichen Wurzelanlagen in Arabidopsis Cytokinin die PIN1 Transporter von Membranen parallel zur neuen Wurzelspitze entfernt, aber nicht von Membranen senkrecht zur Wurzelspitze. Das leitet den Auxinstrom in Richtung der Wurzelspitze. Die ForscherInnen zeigen auch, dass diese selektive Entfernung von PIN Proteinen nur von Membranen parallel zum Auxinstrom vom Grad der Phosphorylierung der PIN Proteine abhängt. Dephosphoryliertes PIN1 ist auf Cytokinin viel sensibler als phosphorylisiertes PIN1. Der Auxinstrom wird daher durch die Entfernung von PIN1 durch Cytokinin in Richtung der Wurzelspitze gelenkt, was wiederum von der Phosphorylierung von PIN1 abhängt. Diese Ergebnisse zeigen einen konzeptionell neuen Weg der Polarisierung des Auxinstroms während der Pflanzenentwicklung, den Cytokinin steuert.