Länger frisch: Pünktlich zum bevorstehenden Valentinstag haben Forscher ein neues Frischhaltemittel für Schnittblumen entwickelt. Es basiert auf einem synthetischen Peptid, das die Weiterleitung hormoneller Signale in Pflanzen stört – und auf diese Weise den natürlichen Verwelkungsprozess verzögern kann. Die Substanz wirkt dabei ähnlich gut wie gängige Mittel auf Basis von Silbersalzen, ist aber deutlich umweltfreundlicher.
Nicht nur Menschen und Tiere, auch Pflanzen sind hormongesteuert. Sogenannte Phytohormone regulieren im pflanzlichen Organismus eine Vielzahl von Prozessen – vom Wachstum, über die Blütenbildung bis hin zu Stressreaktionen. Auch der natürliche Alterungsprozess wird bei Pflanzen von einem solchen Hormon beeinflusst: dem Botenstoff Ethylen.
Dieses Molekül ist unter anderem verantwortlich dafür, dass Blumen zu welken beginnen – und Blumenhändlern deshalb ein Dorn im Auge. Sie wollen schließlich, dass ihre Ware trotz weiter Transportwege frisch beim Kunden ankommt und möglichst lange schön aussieht. Forscher suchen aus diesem Grund schon länger nach Möglichkeiten, das durch Ethylen vermittelte Verwelken zu verlangsamen.
Signalweiterleitung gestört
Bekannt ist in diesem Zusammenhang bereits: Jede Pflanzenzelle nimmt das Hormon über spezielle Rezeptoren wahr. Dieses Signal wird dann über unterschiedliche Proteinmoleküle bis in den Zellkern weitergeleitet und löst dort den Verwelkungsprozess – die Seneszenz – aus. Von besonderer Bedeutung in der Signalkette scheint dabei ein Protein namens EIN2 zu sein. Nur wenn die Hormonrezeptoren mit diesem Protein in Kontakt kommen, kann das Ethylen-Signal weitergegeben werden.
Diese Erkenntnis haben sich Claudia Hoppen von der Universität Düsseldorf und ihre Kollegen nun zunutze gemacht: Sie entwickelten eine Methode, den Kontakt zu EIN2 an den Rezeptoren zu unterbinden. Dafür kreierten sie ein synthetisches Peptid, das dem EIN2-Protein sehr ähnlich ist. Es besteht aus einer kurzen Sequenz aus acht Aminosäuren, die genauso auch bei dem natürlichen Vorbild vorkommt.
Drei bis sechs Tage länger schön
Gibt man das NOP-1 getaufte Peptid nun zum Beispiel ins Gießwasser von Schnittblumen, nehmen die Pflanzen den Stoff auf und er kann sich an die Kontaktflächen der Rezeptoren für EIN2 anlagern. Das „richtige“ Protein findet somit keine Andockstelle mehr – als Folge ist die Signalweiterleitung und somit der Verwelkungsprozess gestört.
Dass dies tatsächlich funktioniert, bestätigten Versuche mit Nelken und Rosen. Wie die Wissenschaftler berichten, ließen unbehandelte Blumen bereits nach sechs Tagen in der Vase ihre Köpfe hängen und begannen sichtbar zu welken. Mit NOP-1 behandelte Blumen blieben dagegen im Vergleich deutlich länger frisch. Ihr Verwelken verzögerte sich um drei bis sechs Tage.
Für die Umwelt unbedenklich
Damit ist das neue Peptid ähnlich wirkungsvoll wie andere bekannte Frischhaltemittel, die zum Beispiel Silbersalze enthalten. Anders als diese sei NOP-1 jedoch biologisch abbaubar und völlig ungiftig, betonen Hoppen und ihre Kollegen. Weil sie toxisches Schwermetall enthalten, können Silbersalze der Umwelt schaden und unter anderem Boden und Grundwasser verseuchen.
Die gezielte Beeinflussung der Seneszenz von Schnittblumen ist nicht die einzige Anwendungsmöglichkeit von NOP-1: Die Forscher konnten nachweisen, dass das Peptid auch die Fruchtreifung in Tomaten und Äpfeln verzögert – auch für deren Reifeprozess spielt das Phytohormon Ethylen eine entscheidende Rolle. Um die Wirkung des Peptids in Zukunft nutzen zu können, arbeitet das Team nun daran, eine mögliche Vermarktung voranzubringen. Dazu gehört unter anderem, wirtschaftliche Verfahren für die Herstellung zu entwickeln. (Scientific Reports, 2019; doi: 10.1038/s41598-018-37571-x)
Quelle: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
