Ärzte Zeitung online, 05.02.2010

Mit der Protonen-Pumpe kommt die Säure in den Wein

WÜRZBURG (eb). Ohne die Protonen-Pumpen der Pflanzen gäbe es im Wein keine Säure. Wichtig sind diese Pumpen generell für die Vitalität von Pflanzen, wie Forscher aus Würzburg und Heidelberg berichten.

Bei der Photosynthese produzieren Pflanzen in der Regel mehr Nährstoffe, als sie selber brauchen. Den Überschuss lagern sie ein - unter anderem in ihren Vakuolen. Diese sind mit einer wässrigen Lösung von Ionen und Nährstoffen gefüllt und von einer Membran umgeben.

Weintrauben und andere Früchte speichern in ihren Vakuolen zusätzlich zum Zucker auch Fruchtsäuren. Mit welchen Inhaltsstoffen die Vakuolen gefüllt werden, hängt von der Ausstattung ihrer Membranen mit speziellen Transportern ab. Denn einfach so gelangen Zucker und Säuren nicht in die Vorratskammern hinein - die Pflanze verfrachtet sie gezielt dorthin, und das gelingt ihr nur mit der Hilfe von Protonen-Pumpen.

Unter Aufwendung von Energie schaffen diese Pumpen Protonen in die Vakuole hinein. Der Säuregrad von Wein geht allein auf die im Vakuolensaft angehäuften Protonen zurück, so Professor Rainer Hedrich, Biophysiker an der Universität Würzburg. Rund 90 Prozent des Traubensafts stammen aus den Vakuolen.

Wie wichtig Protonen-Pumpen für die Vitalität und die Produktivität von Pflanzen sind, beschreiben Hedrich und Professor Karin Schumacher aus Heidelberg.

Um diese Fragen zu klären, haben die Forscher an der genetischen Modellpflanze Arabidopsis (Ackerschmalwand) die Gene für die ATP-abhängige Protonen-Pumpe ausgeschaltet. So war in den Pflanzen nur noch der andere Pumpentyp aktiv.

Unter optimalen Wachstumsbedingungen wirkte sich das Fehlen der ATP-abhängigen Pumpe zunächst nicht auf das Gedeihen der Pflanzen aus (Proceedings, online vorab). Wurden die Pflanzen aber bestimmten Stressbedingungen ausgesetzt, wie Stickstoffmangel und Schwermetallbelastung, blieben sie in Wachstum und Produktivität deutlich zurück.

Erst unter den erschwerten Lebensbedingungen machte sich das Fehlen der Pumpen bemerkbar. Mit nur einem Typ der Protonen-Pumpen kann die Pflanze ihre Vakuolen offenbar nicht mehr so gut mit Ionen und Stoffwechselprodukten füllen, dass sie gut genug gegen Stress gewappnet wäre.

Abstract der Studie: "Arabidopsis V-ATPase activity at the tonoplast is required for efficient nutrient storage but not for sodium accumulation."

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