Pollenschläuche sind schnell wachsende, photosynthetisch inaktive Zellen, die hohe Energieraten benötigen, um das Wachstum zu unterstützen. Energie kann aus internen und externen Speicherquellen stammen. Der Mangel an Kohlenstoffquellen kann verschiedene Probleme während des Pollenschlauchwachstums verursachen, was wiederum die Fortpflanzung von Pflanzen beeinträchtigen könnte.
Parotta und Kollegen analysiert die Auswirkungen von Energiemangel auf die Entwicklung von Nicotiana tabacum (Solanaceae) Pollenschläuche durch Ersetzen von Saccharose durch Glycerol im Wachstumsmedium. Sie konzentrierten sich auf das Zellwachstum und verwandte Prozesse wie die Metabolitenzusammensetzung und die Zellwandsynthese.
Das Team fand heraus, dass der Mangel an Saccharose die Pollenkeimung und die Pollenschlauchlänge während einer bestimmten Wachstumsperiode beeinflusst. Sowohl der Zuckerstoffwechsel als auch die ATP-Konzentration wurden durch Saccharosemangel beeinflusst, wenn Pollenschläuche in Glycerol-basierten Medien gezüchtet wurden; dies hing mit Abnahmen der Konzentrationen von Glucose, Fructose und UDP-Glucose zusammen. Die intrazellulären pH- und ROS-Werte zeigten auch eine unterschiedliche Verteilung in Pollenschläuchen, die in Saccharose-abgereicherten Medien gezüchtet wurden. Veränderungen wurden auch auf Zellwandebene beobachtet, insbesondere im Gehalt und in der Verteilung von zwei Enzymen, die mit der Zellwandsynthese in Verbindung stehen (Saccharose-Synthase und Kallose-Synthase). Darüber hinaus zeigten sowohl Kallose als auch neu sezerniertes Zellwandmaterial (hauptsächlich Pektine) eine veränderte Verteilung, die dem Mangel an oszillierendem Wachstum in Pollenschläuchen entspricht. Das Wachstum in Glycerol-basierten Medien beeinflusste auch vorübergehend die Bewegung von generativen Zellen und parallel dazu die Ablagerung von Kallosepfropfen.
Pollenschläuche stellen ein ideales Modellsystem dar, um Stoffwechselwege während des Wachstums von Pflanzenzellen zu untersuchen. Protta et al. fanden Beweise dafür, dass Glycerin, eine weniger energetische Quelle für das Zellwachstum als Saccharose, kritische Veränderungen in der Zellwandablagerung verursacht. Der Nachweis, dass verschiedene Aspekte des Pollenschlauchwachstums betroffen sind, ist ein Hinweis darauf, dass sich die Pollenschläuche an metabolischen Stress anpassen.
Die Autoren fügen hinzu: „Wir haben die Organisation von Mikrotubuli nach metabolischem Stress nicht analysiert. Wir erhielten einige vorläufige Hinweise in Aktinfilamenten, die in Pollenschläuchen, die in BKG gezüchtet wurden, genau wie in den BKS-Kontrollen organisiert zu sein schienen. Die Überwachung des Zytoskeletts von Pollenschläuchen in Glycerin-basiertem Medium könnte ein interessantes Forschungsthema sein, auf das man sich später konzentrieren sollte.“
