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FAU-Forscher charakterisieren das Protein, das Zucker in die Blattadern der Zuckerrübe pumpt

Das Bild zeigt den Querschnitt durch eine kleine Blattader aus einem Blatt einer Zuckerrübenpflanze nach Behandlung mit einem Antikörper gegen das BvSUT1 Protein. Der Antikörper markiert die 5 Geleitzellen in dieser Blattader grün. Die drei kleineren Siebelemente werden nicht markiert, besitzen also kein BvSUT1 Protein. Der weiße Balken entspricht der Größe von 10 µm. (Bild: WILEY Blackwell)

Der Zucker, den wir täglich zum Süßen unseres Essens und unserer Getränke verwenden, wird im Wesentlichen aus zwei verschiedenen Pflanzen gewonnen, dem Zuckerrohr (Saccharum officinarum) oder der Zuckerrübe (Beta vulgaris). Unter den klimatischen Verhältnissen, die in Deutschland herrschen, kann von diesen beiden Pflanzen allerdings nur die Zuckerrübe angebaut werden.

Wissenschaftler des Lehrstuhls für Molekulare Pflanzenphysiologie der FAU konnten zusammen mit einem Kollegen vom Lehrstuhl für Biochemie und mit Wissenschaftlern der Universitäten Würzburg, Köln und Kaiserslautern sowie zwei Industriepartnern (KWS Saat AG und Südzucker) ein Protein mit dem Namen BvSUT1 charakterisieren und auf Zellebene lokalisieren. Dieses Protein lädt in den Blättern von Zuckerrübenpflanzen den während der Photosynthese gebildeten Zucker in die Blattadern. Das Forschungsprojekt Betamorphosis wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin Plant Biology veröffentlicht (DOI: 10.1111/plb.12546).

Die Zuckerrübe ist eine landwirtschaftliche Kulturpflanze aus der Familie der Fuchsschwanzgewächse (Amaranthaceae). Wie die Futterrübe, die Rote Bete oder der Mangold stellt auch die Zuckerrübe eine Kulturform der Gemeinen Rübe dar. In den letzten Jahren hat die Zuckerrübe als nachwachsender Rohstoff zunehmend an Bedeutung für die Herstellung von Bioethanol und Biogas gewonnen.

In der Veröffentlichung konnten die Autoren das BvSUT1 Protein im Detail charakterisieren und in den Plasmamembranen der Geleitzellen lokalisieren, die sich unmittelbar neben den langgestreckten Siebelementen befinden, in denen der Zucker aus den Blättern in die Rübe fließt. Durch das Einbringen der genetischen Information für das BvSUT1 Protein in Hefezellen (Saccharomyces cerevisiae) oder in Eier des Krallenfrosches (Xenopus laevis) konnte das Protein in diesen Zellen funktionell charakterisiert werden. BvSUT1 transportiert das Disaccharid Saccharose zusammen mit einem Proton über die Plasmamembran der Geleitzellen.

Jedes Zuckermolekül, das aus Zuckerrüben gewonnen und zum Süßen von Kaffee, Tee oder Speisen verwendet wird, wurde vorher durch eine Pore im Inneren des BvSUT1 Proteins in eine Blattader eines Zuckerrübenblattes gepumpt und danach im Inneren dieser Blattader zur Rübe transportiert, wo es schließlich bis zur Ernte in speziellen Vakuolen gespeichert wurde.

Veröffentlichung:

Nieberl, P., Ehrl, C., Pommerrenig, B., Graus, D., Marten, I., Jung, B., Ludewig, F., Koch, W., Harms, K., Flügge, U.-I., Neuhaus, H.E., Hedrich, R., Sauer, N. (2017) Functional characterization and cell specificity of BvSUT1, the transporter that loads sucrose into the phloem of sugar beet (Beta vulgaris L.) source leaves. Plant Biology 19(3), 315-326.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Norbert Sauer
Tel.: 09131/85-28211
norbert.sauer@fau.de