Von Sara Ryding, B.Sc.Rezensiert von Dr. Surat P, Ph.D.

Einer der grundlegendsten Unterschiede zwischen tierischen und pflanzlichen Zellen ist die Zellwand – eine starre Struktur, die die Pflanzenzellen umgibt. Die Zellwand bietet Festigkeit und strukturelle Unterstützung, verhindert aber auch, dass die Pflanzenzellen in direktem Kontakt miteinander stehen. Um dies zu überwinden, haben Pflanzen „Plasmodesmata“ – interzelluläre Verbindungen, die das Zytoplasma zweier Zellen miteinander verbinden.

Pflanzenzellendiagramm. Bildnachweis: Sakurra /

Struktur

Plasmodesmata ist eine Röhre, die eine Zelle mit einer anderen verbindet. Den offenen Raum der Röhre umgibt eine Membran und in der Mitte verläuft der Desmotubulus, der aus einem dicht gepackten endoplasmatischen Retikulum (ER) besteht. Der ER ist kontinuierlich zwischen den beiden Zellen. Zwischen dem Desmotubulus und der Membran befindet sich die zytoplasmatische Hülle, in der die meisten Moleküle übertragen werden. Die Hülse enthält verschiedene Strukturen wie Aktin und Myosin, die kontraktile Kräfte bereitstellen, um den Transport zu unterstützen.

Funktion

Plasmodesmaten erleichtern die Bewegung von Molekülen zwischen Zellen, von kleinen Photosyntheseprodukten bis hin zu großen Proteinen und mRNA. Im Gefäßgewebe sind Plasmodesmen entscheidend für die Bewegung von Nährstoffen. Sie sind auch während der Entwicklung von entscheidender Bedeutung, da sich Pflanzenzellen im Gegensatz zu tierischen Zellen nicht bewegen. Die korrekte Expression von Genen sowohl zeitlich als auch räumlich ist daher wichtig. Während Pflanzenzellen wie tierische Zellen zu Rezeptor-Ligand-Interaktionen in der Lage sind, um andere Zellen zu signalisieren, bieten Plasmodesmata direkten Kontakt. Darüber hinaus unterscheidet sich die Größe der Hülse in verschiedenen Zelltypen und Pflanzengeweben. Plasmodesmata sind daher ein aktiver Zellbestandteil im interzellulären Transport, während der Entwicklung und im reifen Gewebe.

Unabhängige Evolution

Plasmodesmatenähnliche Strukturen sind in vielen vielzelligen Organismen mit starren Zellwänden vorhanden, aber sie scheinen sich unabhängig voneinander in verschiedenen Linien entwickelt zu haben. Dies zeigt die Zellkonnektivität an, die für die Vielzelligkeit entscheidend ist. Da sich sowohl starre Zellwände als auch Vielzelligkeit mehrmals unabhängig voneinander entwickelt haben, können sich auch echte Plasmodesmata unabhängig voneinander entwickelt haben. Die Plasmodesmata in Landpflanzen sind in ihren Algenvorfahren nicht vorhanden und es wird angenommen, dass sie sich unabhängig voneinander entwickelt haben. Studien an Algen, die einen gemeinsamen Vorfahren mit höheren Pflanzen haben, zeigen, dass die Selektivität, die der ER in Plasmodesmata bietet, entscheidend war, um komplexere Strukturen zu entwickeln.

Rolle von Plasmodesmata während der Entwicklung

Wachstum

Unter Verwendung von grün fluoreszierenden Proteinen (GFPs) wurde gezeigt, dass die Plasmodesmata-Apertur im Sprossmeristem (wo Wachstum stattfindet) am höchsten und in den Keimblättern (embryonalen Blättern) signifikant niedriger ist. Dies entspricht erwachsenen Pflanzen, bei denen die Konnektivität in jüngeren Teilen höher und in reiferen Teilen niedriger ist, was eine weitere Unterstützung dafür darstellt, dass Plasmodesmata während des Wachstums und der Entwicklung kritisch sind.

Abwehr von Infektionen

Die Konnektivität von Plasmodesmata kann sich auch als Reaktion auf bestimmte Auslöser ändern. Das Vorhandensein von bakteriellem Flagellin und Pilzchitin kann Plasmodesmata blockieren. Dies ist eine primäre Abwehr gegen Infektionen, da es die infizierte Zelle effektiv abdichtet und den Durchgang des Erregers zu anderen Zellen blockiert.

Ziel der aktuellen Forschung ist es zu verstehen, wie Plasmodesmaten ihre Transportfähigkeiten räumlich und zeitlich verändern.

Weiterführende Literatur

• Alle Plasmodesmateninhalte

Geschrieben von

Sara Ryding

Sara ist eine leidenschaftliche Autorin für Biowissenschaften, die sich auf Zoologie und Ornithologie spezialisiert hat. Derzeit promoviert sie an der Deakin University in Australien darüber, wie sich die Schnäbel von Vögeln mit der globalen Erwärmung verändern.

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