3. Evolution der Zellwand

 

Es wird angenommen, dass AGPs in allen höheren Landpflanzen zu finden sind, was unsere eigenen Untersuchungen an zahlreichen Arten aus verschiedenen Familien bestätigen. Neben den typischen gemeinsamen Eigenschaften weisen verschiedene AGPs jedoch feinstrukturelle Unterschiede auf, sowohl in Hinblick auf ihr Proteinrückgrat als auch in der Zusammensetzung ihres Kohlenhydratanteils. Im Holz von Gymnospermen kommen häufig große Mengen von reinen Arabinogalaktanen ohne Proteinanteil vor; daneben scheinen teilweise aber auch AGPs vorhanden zu sein. Es gibt bisher nur wenige Arbeiten zum Vorkommen und zur Struktur von AGPs in Sporenpflanzen (Farne, Bärlappe, Moose, Algen), die auch Aufschluss darüber geben könnten, wann AGPs in der Evolution entstanden sind. In 2017 haben wir strukturelle Besonderheiten von AGPs aus Moosen und Farnen nachgewiesen, die in AGPs von Angiospermen nicht zu finden sind. Zu erwähnen ist hier insbesondere das ungewöhnliche Monosaccharid 3-O-Methylrhamnose als Bestandteil von Moos- und Farn-AGPs sowie große Mengen terminaler pyranosidischer Arabinose im AGP von Lycopodium. Aktuell werden diese Arbeiten auf die den Landpflanzen phylogenetisch am nächsten stehenden Algen (Zygnematophyceae, Charophyceae) ausgeweitet, um dem evolutionären Ursprung der AGPs näher zu kommen und evt. auch Rückschlüsse auf unterschiedliche Funktionen von AGPs in den verschiedenen Pflanzengruppen ziehen zu können. Aktuell untersuchen wir auch die Zellwände von marinen Angiospermen (z.B. Zostera, Enhalus) und deren Verwandten im Süßwasser (z.B. Lemna), um Aussagen bzgl. der Änderung der Zellwandzusammensetzung von Angiospermen als Anpassung an das Leben im Salz- und Süßwasser tätigen zu können.

 

GLC of neutral monosaccharides (alditol aceatates) from Sphagnum AGP

GLC of neutral monosaccharides (alditol aceatates) from Sphagnum AGP

 

Publikationsauswahl

Bartels D, Classen B: Structural investigations on arabinogalactan-proteins from a lycophyte and different monilophytes (ferns) in the evolutionary context. Carbohydr Pol (2017) 172: 342-351.
 
Bartels D, Baumann A, Maeder M, Geske T, Heise EM, v Schwartzenberg K, Classen B: Evolution of plant cell wall: Arabinogalactan-proteins from three moss genera show structural differences compared to seed plants. Carbohydr Pol (2017) 163: 227–235.