Gelbe Blumen auf Wunsch

gelbe-blumen4Was macht Blüten gelb? An der Technischen Universität (TU) Wien wurde entschlüsselt, wie die gelbe Blütenfarbe von Kosmeen zustande kommt und welche Gene dafür verantwortlich sind. Mit diesen Erkenntnissen kann man nicht nur gelbe Blüten kreieren, sondern auch Pflanzenkrankheiten besser verstehen.

Wien (TU). – Einzelne Moleküle sind es, die bestimmte Blüten gelb erscheinen lassen. Wie sie gebildet werden, und welche Gene diesen Prozess steuern, wurde von ForscherInnen am Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften der TU Wien untersucht. Die Wissenschaftlerinnen Heidi Halbwirth und Karin Schlangen wurden dafür mit einem Koreanischen Forschungspreis ausgezeichnet und nun am 21. September 2010 von der Wissenschaftsministerin Karl geehrt.

Enzyme machen Blüten gelb

Eine bestimmte Sorte chemischer Verbindungen, sogenannte Chalkone und die nahe werwandten Aurone, verursachen die gelbe Blütenfarbe von Kosmeen und anderen Blumen. Schon kleine Abweichungen im molekularen Bauplan sind oft entscheidend. Die Position einzelner Hydroxylgruppen (ein Sauerstoff- und ein Wasserstoffatom) am Chalkon kann die Blütenfarbe verändern. „Schon vor Jahren erkannten wir, dass hier ganz bestimmte Enzyme ausschlaggebend sind. Sie bringen die Hydroxygruppen an den Chalkonen an der richtigen Stelle an, sodass die Kosmeenblüte eine dunkelgelbe Farbe erhält“, berichtet Heidi Halbwirth von der TU Wien. Die Entstehung dieser Enzyme wurde in den vergangenen Jahren im Rahmen des FWF Elise Richter Habilitationsstipendiums von Heidi Halbwirth genau unter die Lupe genommen.

Im Genom der Blume wurde nun die genaue DNA-Sequenz identifiziert, in der das gewünschte Enzym codiert ist. „Wir können diese DNA-Sequenz nun in Hefezellen einbringen, und sie so dieses Enzym produzieren lassen“, erklärt Heidi Halbwirth. Damit hat man das Werkzeug hergestellt, mit dem Blumen ihre gelbe Farbe produzieren. Das Gen, das dieses Enzym codiert, wurde inzwischen von der TU Wien zum Patent angemeldet. Zum Erfinderteam zählt neben Heidrun Halbwirth und Karin Schlangen auch Prof. Karl Stich (ebenfalls Institut für Verfahrenstechnik und Technische Biowissenschaften, TU Wien).

Vom Atom bis zur Blüte

„Das Schöne an der Sache ist: Wir verstehen nun wirklich den vollständigen Weg von der DNA über das Enzym bis zur Entstehung der gelben Färbung“, meint Heidi Halbwirth. „Das macht es zum Beispiel möglich, die DNA-Sequenz gezielt in Pflanzen einzubringen, bei denen man gelbe Blüten erzeugen möchte.“ In mehreren Ländern, besonders in Asien und in den USA, stößt die Aussicht auf maßgeschneiderte Blütenfarben bereits auf großes Interesse. Aber auch für gewöhnliche Blumenzüchtungen sind die Erkenntnisse ein bedeutender Fortschritt: „Man könnte durch genetische Analysen gezielt die Pflanzen aussuchen, die den größten Zuchterfolg versprechen“, meint Halbwirth.

Mit Biowissenschaft gegen Pflanzenkrankheiten

Auch für die Abwehr von Pflanzenkrankheiten ist dieses Forschungsprojekt von großer Bedeutung. „Diese chemischen Verbindungen, die Chalkone, spielen möglicherweise auch für Resistenzen – etwa gegen Feuerbrand oder Phytoplasmosen beim Apfelbaum – eine große Rolle“, erklärt Heidrun Halbwirth. Durch biochemische Untersuchungen kann man verstehen lernen, mit welchen Mechanismen sich eine Pflanze gegen die Krankheit wehrt. Wild wachsende Apfelsorten sind oft viel widerstandsfähiger gegen Krankheiten als gezüchtete. Die genauen Mechanismen dahinter zu verstehen könnte helfen, gezielt neue, widerstandsfähigere Sorten zu züchten oder durch gentechnische Veränderung herzustellen. So könnte man den überzüchteten Apfelsorten also ihre ursprüngliche, natürliche Widerstandskraft wieder zurückzugeben. Daran arbeitet Heidi Halbwirth gemeinsam mit KollegInnen vom Julius-Kühn-Institut in Dresden-Pillnitz. Erste transgene Apfelbäume gibt es dort bereits. Mit diesen transgenen Pflanzen können neue Erkenntnisse über die Wechselbeziehung zwischen dem Wirt und den Krankheitserregern gewonnen werden – und diese Erkenntnisse sind die Grundvoraussetzung für eine gezielte klassische Züchtung  neuer, resistenter Apfelsorten.

Rückfragehinweis:
Dr. Heidi Halbwirth
Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Techn. Biowissenschaften
TU Wien
Getreidemarkt 9, 1060 Wien
T: +43-1-58801-17311
hhalb@mail.tuwien.ac.at

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