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+++ Aktuelle Parabelflugkampagne +++

 

Einfluss von Mikrogravitation auf die Lage sedimentierter
Statolithen in schwerkraftwahrnehmenden Zellen
Höherer Pflanzen im Parabelflug

Tagebuch der Kampagne  -  [ Seite 1 ]  -  [ Seite 2 ]

15.01.2009 + + + 44°50' Nord 0°42' West + + +

 

... das sind die Erdkoordinaten, die wir im Februar bei unserer Reise nach Bordeaux ansteuern müssen. Sicherheitshalber haben wir noch mal bei Google Earth geschaut, ob der A300 Zero-G auch wirklich noch vor Ort ist. Bei den letzten Parabelflugkampagnen von Novespace scheint auch alles erfolgreich und ohne größere Katastrophen abgelaufen zu sein, denn wie man auf  der Satelittenaufnahme erkennen kann, stehen die Laborräume und Werkstätten von Novespace noch (rotes Kreuz).

Unsere Lebensmittel-Einkaufsliste, die sich schon bei zahlreichen Bordeaux-Kampagnen bewährt hat, ist auch schon ausgedruckt. Frankreich, wir sind vorbereitet!

Quelle: Google Earth

14.01.2009 + + + Üben! Üben! Üben! + + +
 

... heißt es zu Beginn des neuen Jahres! Wir haben uns alle zusammengefunden, um die letzten wichtigen Details für den Experimentablauf durchzugehen. Jeder Handgriff muss sitzen, denn wir haben uns einiges vorgenommen für die drei Flugtage während der 13. DLR Kampagne. Mit blauem Toloidinfarbstoff haben wir die Spritzen der Fixiereinheiten für den Testlauf befüllt und üben die Prozedur für Fixierung und Auswaschen der Proben. Für alle Handgriffe haben wir später während des Parabelflugs nur wenige Sekunden Zeit. Doch auch wenn das geplante Experiment verspricht, ein wenig stressig zu werden, lässt Jens Gesichtsausdruck doch erahnen, wie sehr er sich wieder auf die anstehende Bordeaux-Sause freut!

08.12.2008 + + + Eingetütet! + + +
 

Die Entwicklung unserer Hardware schreitet weiter voran. Wir haben uns entschieden, jeweils zwei Fixiereinheiten auf einer Platte anzuordnen und 8 dieser Module mit Hilfe von Führungsschienen in der Experimentbox unterzubringen. Auf diese Weise ist es uns möglich, die einzelnen Module zu beliebigen Zeitpunkten um 90° zu drehen, um eine Vorsedimentation der Statolithen in den Statozyten der Arabidopsis Wurzeln zu gewährleisten.

Die strengen Novespace Sicherheitsvorschriften verlangen einiges vom Hardware Design ab. Die Fixiermodule werden flüssigkeitsdicht in einem Plastikbeutel versiegelt. Dieses Second Containment darf während der Fixierungsprozedur im Flug nicht geöffnet werden. Die verschlossene Experimentbox stellt außerdem ein drittes Sicherheits-Containment dar. Wir sind also alle zuversichtlich, dass unser Experiment die vorgeschriebenen Sicherheitsanforderungen erfüllen wird.

02.12.2008 + + + Bewährte Sounding-Rocket Hardware! + + +
 

Es zeigt sich immer wieder, dass sich gut durchdachte Space Hardware bewährt und für viele Experimente im Laufe der Zeit genutzt werden kann. Als uns die Experimentidee für den aktuellen Parbelflug kam, haben wir uns an die Fixiereinheiten erinnert, die die Firma Astrium bereits vor Jahren für unsere TEXUS und MAXUS Experimente designed hatte.

Charlotte, die das anstehende Parabelflugexperiment im Rahmen ihrer Diplomarbeit bei uns durchführt, hat sich schnell an die Schrauberei beim Zusammenbau der Küvetten gewöhnt. Sie hat bereits umfangreiche Vortests mit Arabidopsis Keimlingen in diesen Küvetten durchgeführt. Charlotte musste sehr viel herumtüfteln und ausprobieren, aber das Anzuchtsprotokoll steht nun. Die Fixierung mit Kaliumpermanganat in den Fixiereinheiten, die Einbettung der Proben und die anschließende Auswertung sind optimiert.

Charabolix 8 - Kooperation mit Berlin
 

Bereits zum zweiten Mal in der Charabolix-Geschichte wird unsere Arbeitsgruppe das Experimentrack in Kooperation mit einem anderen Team nutzen. Während der 13. DLR Parabelflugkampagne steht Charabolix 8 als Experimentplattform für unsere Versuche und die der Arbeitsgruppe von PD Dr. Daniela Grimm von der Charité Berlin zur Verfügung. Das Charabolix Rack ist eine treue Seele: im Rahmen von 8 Parabelflugkampagnen wurde es immer wieder umgebaut und modifiziert. Sage und schreibe 747 Parabeln hat die Rackstruktur bereits auf dem Puckel! Und wir sind alle sehr zuversichtlich, dass Charabolix 8 bei der anstehenden 13. DLR Kampagne weitere 93 Parabeln ohne Zwischenfälle meistern wird. Damit steht uns eine Jubiläumsfeier nach der 840. Parabel bzw. nach 4 1/2 Stunden Schwere-losigkeit ins Haus ... die Sektflasche steht schon bereit!

Die zentrale Hardware für unser Experiment ist die Experimentbox (6) auf dem Charabolix Lower Deck. Wir haben lange geplant und getüftelt, um im Innenraum dieser Box 16 Fixiereinheiten mit insgesamt 300 Arabidopsis Keimlinge unterzubringen. Die gute alte Zentrifuge (7) mit der von Jens entwickelten Steuereinheit (8) wird von der Berliner Gruppe für wichtige On-board Kontrollen genutzt. Die Arbeitsgruppe von Frau Grimm arbeitet mit Schilddrüsenzellen in Kultur. Sie werden - ähnlich wie wir - zu bestimmten Zeitpunkten des Parabelflugprofils ihre Proben fixieren. Ihre Flugproben befinden sich in 4 Inkubatoren (2-5) of dem Middle Deck des Experimentracks - bei gemütlichen 32°C. Die Temperatur in unser Experimentbox, in den Inkubatoren und in der Zentrifuge wird zuverlässig durch ein Computerprogramm aufgezeichnet (1).

Wissenschaftliche Zielsetzung / Experimentbeschreibung
 

In Experimenten während der letzten DLR Parabelflugkampagnen konnten wir bereits neue Erkenntnisse über die Prozesse der frühen Schwerkraftwahrnehmung in Pflanzen gewinnen. Die Orientierung der Pflanzenorgane ist genetisch vorprogrammiert und jede Abweichung von der ursprünglichen Ausrichtung wird von spezialisierten Zellen (Statozyten) registriert. Diese besitzen schwere Partikel, die Statolithen, die immer in Richtung der Schwerkraft sedimentieren und auf der unteren Zellflankenseite Schwerkraftrezeptorproteine aktivieren. Durch die Aktivierung dieser Rezeptoren entsteht ein physiologisches Signal, das eine stimulusspezifische Signalkaskade in Gang setzt, welche wiederum die gravitrope Krümmungsantwort des Pflanzenorgans und damit die Korrektur der Lageveränderung bewirkt. Wir konnten sowohl für Chara Rhizoide, ein einzelliges Modell der Niederen Pflanzen, als auch für die schwerkraftwahrnehmenden Wurzelzellen Höherer Pflanzen zeigen, dass schwerelose Statolithen, die keinen Druck mehr auf Rezeptorproteine ausüben können, immer noch in der Lage sind, diese Schwerkraftrezeptoren zu aktivieren. Dies ist ein klarer Hinweis darauf, dass die Schwerkraftrezeptoren nicht mechanisch aktiviert werden, sondern dass die Wechselwirkungen zwischen Proteinen auf der Statolithenoberfläche und den Rezeptoren entscheidend für die Aktivierung sind. Diese Schlussfolgerung beruht auf der Annahme, dass die Statolithen während der Schwerelosigkeitsphasen in Kontakt mit den Rezeptorproteinen bleiben und nicht von diesen durch ein zelleigenes muskelähnliches Proteinsystem (Aktomyosin) wegbewegt werden, das die Statolithen in ständiger Bewegung hält. Für Chara Rhizoide konnten wir bereits mikroskopisch nachweisen, dass die Statolithen den Kontakt mit den Rezeptoren in Schwerelosigkeit nicht verlieren. Um dies auch für die Statozyten Höherer Pflanzen zu zeigen, umfasst das aktuelle Experiment die mikroskopische Bestimmung der Position der sedimentierten Statolithen in den Statozyten von Arabidopsis Wurzelkeimlingen während der verschiedenen Beschleunigungsphasen des Parabelflugs.

An jedem Flugtag befinden sich an Bord des A300-Zero-G 300 Pflanzenkeimlinge in Anzuchtkammern, in die zu bestimmten Zeitpunkten Fixierlösung eingespritzt wird, welche die Statolithen in ihrer Position in den Zellen innerhalb von Sekunden stabilisiert. Werden die Statolithen zu Beginn und zum Ende der Mikrograviationsphase nicht verlagert, wäre dies ein Beweis dafür, dass schwerelose Statolithen in Kontakt mit den Schwerkraftrezeptoren bleiben und die Schwerkraftwahrnehmung der Pflanze nicht unterbrochen wird. Dieser Nachweis trägt damit entscheidend zur Aufklärung der Mechanismen der Schwerkraftwahrnehmung in Pflanzen bei.


 

Arbeitsgruppe

PD Dr. Daniela Grimm

 

 Wir danken der
Feinmechanik Werkstatt IMBIO
für die unermüdliche Unterstützung
unseres Projektes !!!

 

FAU Erlangen-Nürnberg

Forschung in Schwerelosigkeit




© Institut für Molekulare Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen IMBIO, AG Gravitationbiologie  ( © Fabian A. Paul )