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Ethylensignalweg Peptid im Gießwasser hält Schnittblumen länger frisch

| Autor / Redakteur: Dr. Arne Claussen* / Dr. Ilka Ottleben

Allein die Deutschen geben im Durchschnitt rund 100 Euro pro Kopf im Jahr für Schnittblumen und Zierpflanzen aus. Schade wenn die z.T. weit gereiste Blütenpracht schon nach wenigen Tagen verwelkt. Nun haben Pflanzenforscher ein neues, synthetisches Peptid vorgestellt, das ein Verwelken von Schnittblumen – die so genannte Seneszenz – verzögern und die Blumen somit länger frisch halten kann.

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Ein neues, synthetisches Peptid kann das Verwelken von Schnittblumen verzögern. (Symbolbild)
Ein neues, synthetisches Peptid kann das Verwelken von Schnittblumen verzögern. (Symbolbild)
(Bild: gemeinfrei)

Düsseldorf – Der Valentinstag steht vor der Tür, am 14. Februar werden Unmengen an Schnittblumen verschenkt. Aber auch das ganze Jahr hindurch bringen sie als Dekoration Farbe und ein Stück Natur in Wohnräume und Büros. Laut einer Importstatistik der Vereinten Nationen liegt der weltweite Handelswert für Schnittblumen bei rund 4 Milliarden US-Dollar. Die drei größten Abnehmer sind dabei

  • Europa (66,7%),
  • die USA (19,3%)
  • und Japan (10,7%).

Allein die Deutschen geben im Durchschnitt rund 100 Euro pro Kopf im Jahr für Schnittblumen und Zierpflanzen aus.

Schnittblumen – weit gereist und oft schnell verwelkt

Wichtig für Händler und Kunden: Die Blumen sollen – trotz oftmals langer Transportwege aus den Anbaugebieten in Afrika und Südamerika – lange frisch bleiben und nicht schon nach wenigen Tagen verwelken.

Ein Düsseldorfer Forschungsteam um Prof. Dr. Georg Groth vom Institut für Biochemische Pflanzenphysiologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) hat nun eine effiziente Methode entwickelt, um das Verwelken von Schnittblumen zu verlangsamen. In einer aktuellen Publikation beschreiben die WissenschaftlerInnen, dass die Reaktion von Schnittblumen auf das gasförmige Pflanzenhormon Ethylen durch ein synthetisches Peptid maßgeblich beeinflusst werden kann.

Ethylen und die Seneszenz

In den letzten Jahren identifizierten verschiedene internationale Arbeitsgruppen die molekularen Bestandteile des Ethylensignalweges, entschlüsselten ihre Funktion und untersuchten ihre gegenseitige Wechselwirkung. Diese Arbeiten zeigten, dass jede Pflanzenzelle das Hormon über spezielle Rezeptoren wahrnimmt. Das Signal wird über verschiedene Proteinmoleküle bis in den Zellkern weitergeleitet und löst dort den Verwelkungsprozess – die Seneszenz – aus. Von besonderer Bedeutung in der Ethylensignalkette ist der Kontakt der Hormonrezeptoren mit dem Protein EIN2. Ist diese Kette durch Verschließen der Kontaktstellen gestört, wird das Verwelken verzögert.

Peptid im Gießwasser hält Rosen und Nelken länger frisch

Links: Die Schnittblumen erhalten das synthetische Peptid NOP-1 über das Gießwasser. Rechts: Zeitreihe mit fortschreitender Verwelkung am Beispiel von Nelken (oben) und Rosen (unten). Während unbehandelte Nelken bereits nach sechs Tagen verwelkt sind, sehen mit NOP-1 behandelte Nelken nach neun Tagen immer noch frisch aus. Rosen, die NOP-1 aufgenommen haben, zeigen ebenfalls eine verzögerte Seneszenz von drei bis sechs Tagen.
Links: Die Schnittblumen erhalten das synthetische Peptid NOP-1 über das Gießwasser. Rechts: Zeitreihe mit fortschreitender Verwelkung am Beispiel von Nelken (oben) und Rosen (unten). Während unbehandelte Nelken bereits nach sechs Tagen verwelkt sind, sehen mit NOP-1 behandelte Nelken nach neun Tagen immer noch frisch aus. Rosen, die NOP-1 aufgenommen haben, zeigen ebenfalls eine verzögerte Seneszenz von drei bis sechs Tagen.
(Bild: HHU / Claudia Hoppen, Lena Müller, Georg Groth)

Diese Erkenntnis nutzte die Düsseldorfer Forschungsgruppe. Sie kopierte aus dem EIN2-Protein nur eine kurze Sequenz, bestehend aus acht aufeinanderfolgenden Aminosäuren. Diesen Abschnitt stellten sie der Pflanze als synthetisches, sogenanntes NOP-1-Peptid zur Verfügung. Dieses Peptid blockiert die Kontaktfläche des Rezeptors an der Pflanzenmembran für EIN2, was schließlich die Weiterleitung des Ethylensignals unterbricht.

Untersuchungen an verschiedenen Schnittblumensorten wie beispielsweise Rosen und Nelken zeigten, wie einfach, effektiv und nachhaltig dieser Ansatz ist. NOP-1 wird über das Gießwasser von der Schnittblume aufgenommen. Seine die Verwelkung verzögernde Wirkung wiesen die Düsseldorfer Biologen im Detail nach.

Auch Fruchtreifung in Tomaten und Äpfeln lässt sich verzögern

Die gezielte Beeinflussung der Seneszenz in Schnittblumen ist nicht die einzige Anwendungsmöglichkeit von NOP-1. Zuvor konnten Prof. Groth und seine Gruppe zeigen, dass NOP-1 auch die Fruchtreifung in Tomaten und Äpfeln verzögern kann.

Der nächste Schritt ist nun, Partner in Unternehmen zu finden, um eine mögliche Vermarktung von NOP-1 voranzubringen. Hierzu gehört auch, die toxische Unbedenklichkeit des Stoffs zu verifizieren sowie wirtschaftliche Verfahren für die Herstellung von NOP-1 zu entwickeln.

Originalpublikation: Claudia Hoppen, Lena Müller, Anna Christina Albrecht and Georg Groth, The NOP-1 peptide derived from the central regulator of ethylene signaling EIN2 delays floral senescence in cut flowers, Scientific Reports 9, 1287 (2019).

* Dr. A. Claussen: Heinrich Heine Universität Düsseldorf, 40225 Düsseldorf

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