Pflanzen haben eine bemerkenswerte Fähigkeit, verschiedene Arten von Verletzungen zu heilen. Obwohl wir nicht genau verstehen, wie Pflanzen Wunden wahrnehmen und ihre physiologischen Prozesse anpassen, um beschädigtes Gewebe zu regenerieren, ist das Phytohormon Auxin an diesem Prozess beteiligt. Auxin ist an fast allen Aspekten der Pflanzenentwicklung beteiligt. Sein Transport über große Entfernungen innerhalb der Pflanze, der als Polarfluss bezeichnet wird, ist der Schlüssel zur Definition der Körperstruktur, da er behält einen Gradienten bei Aufbauend auf wachsende Spitzen, die die Organpositionen bestimmen und die Identität der Stammzellen innerhalb des Ruhezentrums des Meristems aufrechterhalten.
In einem neuen Artikel, erschienen in PNASbehandelten Hauptautor Balkan Canher und Kollegen Pflanzen mit Bleomycin, einem DNA-schädigenden Medikament, um Gefäßverletzungen in den Wurzeln hervorzurufen. Sie verwendeten dann zelluläre Bildgebung und in silico Modellierung zu untersuchen wie Auxin bei der Erholung von Pflanzen wirkt von Verwundung.

Die Forscher fanden heraus, dass der Tod von vaskulären Stammzellen den Fluss von Auxin zum Meristem blockiert. Die Blockade führt dazu, dass sich Auxin in der Endodermis ansammelt, ähnlich wie, wie die Autoren es ausdrücken, „Steine in einem Bach“, wodurch der Fluss umgeleitet wird. Diese Ansammlung von Auxin in den die Wunde umgebenden Geweben bewirkt, dass die endodermalen Zellen Stammzellidentitäten annehmen, was zu einer Zellteilung führt, die die beschädigten ersetzt. Sobald das Gefäßgewebe repariert ist, wird der Auxinfluss wiederhergestellt und die Ansammlung löst sich auf, sodass alles so bleibt, wie es war.
Die Autoren entdeckten auch, dass ein Gen aus der Transkriptionsfaktor-Familie des pflanzlichen Ethylen-Reaktionsfaktors (ERF) ein Schlüsselregulator des Prozesses ist. Es ist bekannt, dass die verwendete medikamentöse Behandlung die Transkription von auslöst ERF115 in endodermalen Zellen, wenn Gefäßzellen zerstört werden. Die neue Studie führt dieses Wissen weiter und stellt fest, dass das Genprodukt zusammen mit der Akkumulation von Auxin wirkt, um die Regeneration zu ermöglichen. Wird die ERF115-Aktivität in der Endodermis unterdrückt, wird die Erholung der Pflanze beeinträchtigt.
„Diese Daten deuten darauf hin, dass ERF115 ein wundinduzierbarer Modulator der Auxin-Signalgebung ist“, schreiben die Autoren, „der den Input von Wunden in Auxin-vermittelte Entwicklungsprozesse wie Gewebemusterung und Organbildung einspeist. Da unsere Daten auch zeigen, dass die ERF115-Expression von der Anwesenheit von Auxin abhängt, hält die durch Zelltod induzierte Auxin-Akkumulation durch Behinderung des polaren Transports gleichzeitig die ERF115-Expression aufrecht und induziert auf synergistische Weise regenerative Teilungen.“
