Forschungsbericht 1995-96
	Institut für Botanik und Botanischer Garten Schloßgarten 3 48149 Münster Tel. (0251) 83 - 2 38 10 Fax (0251) 83 - 2 38 23 Geschf. Direktor: Prof. Dr. B. Gerhardt

Forschungsschwerpunkte 1995 - 1996 Fachbereich 18 - Biologie Institut für Botanik und Botanischer Garten Arbeitsbereich Prof. Dr. R. Wiermann

Biopolymere in Antheren: Struktur und Biosynthese von Sporopollenin

Im Berichtszeitraum wurden die Untersuchungen zur Biosynthese und Struktur von Sporo- pollenin, einem bei niederen und höheren Pflanzen ubiquitär verbreiteten, äußerst resistenten Biopolymer, fortgesetzt. Sporopollenin ist ganz entscheidend am Aufbau der äußeren Pollen- und Sporenwände beteiligt. Nachdem geklärt werden konnte, daß phenolische Verbindungen in die Biosynthese des Polymers involviert sind, war die Frage, ob die phenolischen Verbindungen in der äußeren Pollenwand, der Exine, gleichmäßig verteilt vorkommen oder an bestimmte Strukturen oder Schichten der Exine gebunden sind, von grundsätzlicher Bedeutung. Diese Frage konnte erfolgreich auf immunocytologischer Basis geklärt werden. Bei diesen Analysen wurden Antikörper eingesetzt, die gegen p-Cumar- säure-BSA-Konjugate gerichtet sind, Die mittels Protein A-Gold-Markierung erzielten Ergebnisse zeigen, daß phenolische Komponenten in der Exine weitgehend gleichmäßig verteilt mit einer gewissen Häufung im Bereich der Keimporen, der Mikro- und Makrospinulae vorkommen.

Am Aufbau der Sporopolleninstruktur sind ganz wesentlich langkettige aliphatische Verbindungen beteiligt. Diese müssen im Lokulus der Antheren, dem Ort der Sporopolleninbiosynthese, gebildet und für weitere Prozesse bereitgestellt werden. Ein zweiter Schwerpunkt der Untersuchungen bestand daher in einer detaillierten Analyse der im Lokulus vorkommenden aliphatischen Verbindungen, um mögliche Vorstufen oder Intermediate der Sporopolleninsynthese zu finden. Bei diesem noch laufenden Projekt werden sowohl genetisch definiertes Pflanzenmaterial mit z.B. defekter Sporopolleninbiosynthese als auch transgene Pflanzen eingesetzt, die ebenfalls Defekte in der Pollen- und Pollenwandentwicklung aufweisen ("male sterile").

Ein großer Fortschritt wurde durch die Möglichkeit einer Solubilisierung von Sporopollenin in 2-Aminoethanol und der Reaggregation eines sporopolleninähnlichen Materials erzielt. Die Identität der reaggregierten Fraktion mit Sporopollenin konnte überzeugend mit Hilfe der FTIR-, ¹³C CP/MAS NMR- und UV-Vis- Spektroskopie gezeigt werden. Es gelang erstmals, das Solubilisat nach Molekülgröße zu fraktionieren und unter definierten Bedingungen zu bestimmten Strukturen zu reaggregieren. In diesem Fall bietet sich nicht nur die einzigartige Möglichkeit, das Solubilisat neuen analytischen Verfahren zuzuführen, sondern vor allem das gegenwärtig intensiv diskutierte Modell einer "self assembly"- Reaktion zu studieren. Mehrere Arbeiten befinden sich im Druck.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft, &FCI

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. F. Ahlers, Dr. W. Brenner (Geomar, Kiel), Dipl.-Biol. A. Göbel, Prof. Dr. M. Grote (Institut für Medizinische Physik), Dr. S. Gubatz, Dipl.-Biol. A. Haubrich, Dipl.-Biol. C. Jungfermann, Dipl.-Biol. H. Kampendonk, Dr. H. Luftmann (Institut für Organische Chemie), J. Metzger, Dr. C. Niester-Nyveld, Dipl.-Biol. C. Schwerdtfeger, Dr. S. Steuernagel (Bruker Analytische Meßtechnik, Rheinstetten), Dr. K.B. Tenberge, Dipl.-Biol. I. Thom, Dipl.-Biol. G. Wetzels, Prof. Dr. R. Wiermann (Leiter), Prof. Dr. M. Willemse (Wageningen), Dipl.-Biol. S. Wilmesmeier