Etioplasten

Etioplasten sind spezialisierte Plastiden, die sich in Pflanzen bilden, wenn Keimlinge über längere Zeit unter Dunkelheit wachsen (Etiolation). Sie kommen vor allem in Keimblättern (Kotyledonen) und jungen Blättern dunkelgeborener Pflanzen vor und stellen eine Zwischenstufe zwischen Proplastiden und Chloroplasten dar.

Strukturell unterscheiden sich Etioplasten deutlich von lichtabhängigen Chloroplasten. Sie besitzen kein gut entwickeltes Thylakoid-System; stattdessen enthalten sie einen Prolamellarkörper (eine Prolamellarstruktur), der aus einem Netzwerk von Tubuli besteht. Daneben finden sich leichte, wenige gestapelte Membranen und Plastoglobulen. Die Grana-Stacks fehlen weitgehend, wodurch die Etioplasten lichtunabhängig auf eine spätere Umwandlung vorbereitet sind.

Biochemisch speichern Etioplasten Chlorophyllpräcursoren, insbesondere Protochlorophyllide, und enthalten das Enzym Protochlorophyllide-Oxidoreduktase (POR). Im Dunkelzustand bleiben Protochlorophyllide oft in hoher Konzentration. Bei Lichteinwirkung wird Protochlorophyllide durch POR lichtabhängig zu Chlorophyllide umgesetzt und die Biogenese des Chlorophylls fortgesetzt, was die anschließende Entwicklung zu funktionsfähigen Chloroplasten ermöglicht.

Entwicklungsbiologisch folgt auf die Belichtung eine Umwandlung der Etioplasten in Chloroplasten, ein Prozess, der als Entgrünen oder De-etiolation bezeichnet wird. Dabei bilden sich ordentliche Thylakoidmembranen mit grana, die Chlorophyllsynthese setzt fort und die Zellen gewinnen ihre grüne Farbe zurück. Die Umwandlung erfolgt schnell und wird durch Lichtsignale gesteuert, einschließlich Änderungen der Genexpression im plastiden- und nukleären Genom.

Vorkommen und Bedeutung: Etioplasten treten in vielen Blütenpflanzen auf, vor allem in dunkelkeimenden Dicots. Sie erfüllen eine funktionale Rolle bei der zeitlich koordinierten Chloroplastenreifung und dienen als Modellsystem zur Untersuchung der Plastidenentwicklung und der Lichtreaktion der Pflanzen.