Pacaya-Palme (Chamaedorea tepejilote) ist eine Pflanze, die in Guatemala und Mexiko, El Salvador und Honduras gegessen wird. Es wird angebaut, aber nicht intensiv. Hanene Hosni und Kollegen untersuchten, wie sich die domestizierte Pacaya-Palme von wilden Palmen unterscheidet. Sie haben sich identifiziert molekulare Faktoren, von denen sie glauben, dass sie erklären können, warum die kultivierte Pacaya-Palme so wächst, wie sie es tut.

Die Pacaya-Palme ist eine zweihäusige Palmenart. Zweihäusig bedeutet, dass die Pflanze nur männliche oder weibliche Blüten hervorbringt. Bei der Pacaya-Palme sind die männlichen Blüten gefragt. Der männliche Blütenstand wird vor der Reife gegessen, entweder gekocht oder roh. Über zweitausend Jahre haben die Menschen die besten Palmen für die Zucht ausgewählt. Jetzt produzieren die männlichen Palmen größere Blütenstände und haben mehr Zweige oder Rachillae an ihnen. An der Entwicklung der Blütenstände hat sich etwas geändert. Hosni und Kollegen wollten verstehen, was auf molekularer Ebene vor sich ging, um diese Veränderungen zu erklären.

Die Botaniker ernteten Blütenstände von Payaca-Palmen in Guatemala und Belize. Jede Probe war ein einzelner Blütenstand, obwohl die Messung der Anzahl der Rachillae zeigte, dass die kultivierten Palmen mehr Blütenstände hatten. An jedem Standort behielten sie die lokalen jährlichen Niederschlagsmengen, die Höhenlage und die Bodenbeschaffenheit im Auge. Anschließend sequenzieren sie die RNA in den Rachillae.

Warum RNA und nicht DNA?

Die Antwort ist, weil das Team nicht auf die Gene schaute, sondern eher darauf, was die Gene tun. Um von der DNA zu den Proteinen in Pflanzen zu gelangen, Es gibt einen Zwischenschritt, bei dem die RNA die Informationen von der DNA übernimmt. Nicht jedes Gen wird Material in einer Pflanze produzieren. Nur ein paar Gene werden exprimiert, also konnten die Wissenschaftler anhand der RNA sehen, welche Prozesse in den Zellen aktiv waren.

Das Team fand drei Kategorien von Genen, die Unterschiede in der Expressionsaktivität zeigten: Redox, Transport und Sekundärstoffwechsel. „Transportbezogene Gene codieren Proteine, die an der Bewegung einer Vielzahl von Molekülen, sowohl ionischen als auch organischen, durch Zellmembranen beteiligt sind“, schreiben Hosni und Kollegen. „In Bezug auf den letzteren Typ ist es interessant festzustellen, dass drei verschiedene Palmentransport-bezogene Gene im kultivierten Morphotyp stärker exprimiert werden, nämlich diejenigen, die jeweils ein SWEET1-Typ-Protein, ein Hexose-Trägerprotein und einen Polyol-Transporter codieren, die alle sind dafür bekannt, die Zuckerakkumulation zu beeinflussen…“

„Pacaya-Palmen des kultivierten Morphotyps produzieren Blütenstände, die größer sind als ihre wilden Verwandten, mit einem höheren Verzweigungsgrad (im Durchschnitt mehr als dreimal so viele Rachillae). Dies impliziert, dass in den frühesten Stadien der Entwicklung die Expression bestimmter entwicklungsrelevanter Gene in den kultivierten und wilden Morphotypen unterschiedlich ist. Das in dieser Studie analysierte Pflanzenmaterial wurde in einem relativ späten Stadium der Blütenstandsentwicklung geerntet, nach dem Zeitraum, in dem die grundlegende Architektur bestimmt wurde… Dennoch ist es angesichts der im C_up DEG-Set beobachteten Anreicherung von redoxbezogenen Genen interessant festzustellen dass eine Verbindung zwischen dem Redox-Gleichgewicht und der Regulierung bestimmter Entwicklungsprozesse in Pflanzen hergestellt wurde.“ Ein Beispiel, das das Team nennt, ist das Knospenwachstum, das sich auf frühere Arbeiten an Weinreben und Rosen bezieht.

Obwohl es keine große Nachfrage nach Pacaya gibt, ist sie dank ihrer Verwandten eine wertvolle Pflanze zum Studieren, sagen Hosni und Kollegen. „Obwohl Pacaya als Nahrungspflanze weltweit nur von untergeordneter Bedeutung ist und außerhalb Lateinamerikas kaum bekannt ist, bietet es eine interessante Fallstudie, um die große Menge an Daten, die über den Blütenstand von Kulturpflanzen, insbesondere Getreide, gewonnen wurden, auf eine andere zu erweitern wichtige monokotyle Gruppe.“