Pflanzengewebe wächst im Allgemeinen an den Pflanzenspitzen, wie kann also Gras nachwachsen, wenn Sie Ihren Rasen mähen? Bei Gräsern bildet die Basis des Blattes eine röhrenartige Struktur, die als Scheide bezeichnet wird. Die Hülle ermöglicht es der Pflanze, an Höhe zuzunehmen, während ihre wachsende Spitze nahe am Boden bleibt, wodurch sie vor den Messern von Rasenmähern oder den Schneidezähnen von Pflanzenfressern geschützt wird.

Das Geheimnis seiner bemerkenswerten regenerativen Kräfte liegt zum Teil in der Form seiner Blätter, aber wie diese Form entsteht, ist seit langem Gegenstand von Debatten. Die Debatte ist relevant für unsere Grundnahrungsmittel Weizen, Reis und Mais, da sie Mitglieder der Gräserfamilie mit der gleichen Blattart sind.

Blühende Pflanzen können in Monocots und Eudicots eingeteilt werden. Monokotyle, zu denen die Familie der Gräser gehört, haben Blätter, die den Stamm an ihrer Basis umgeben und durchgehend parallele Adern aufweisen. Eudicots, zu denen Brassicas, Hülsenfrüchte und die häufigsten Gartensträucher und -bäume gehören, haben Blätter, die durch Stiele, die als Blattstiele bezeichnet werden, vom Stamm ferngehalten werden, und haben typischerweise breite Laminas mit netzartigen Adern.

Im 19. Jahrhundert schlugen Botaniker vor, dass die Grasscheide dem Blattstiel von Eudicot-Blättern entspricht. Diese Ansicht wurde jedoch im 20. Jahrhundert in Frage gestellt, als Pflanzenanatomen feststellten, dass Blattstiele parallele Adern haben, ähnlich wie das Grasblatt, und zu dem Schluss kamen, dass das gesamte Grasblatt (mit Ausnahme eines winzigen Bereichs an seiner Spitze) vom Blattstiel stammt.

Richardson und Kollegen kombinierte Entwicklungsgenetik und Computermodellierung zur Untersuchung beider Blattarten. In ihrer Arbeit schreibt das Team: „Diese modellierten Hypothesen treffen unterschiedliche Annahmen und Vorhersagen. Die Blattstielhypothese geht von zusätzlichen proximal-distalen Domänen aus und ist daher weniger sparsam. Die Blattstiel-Hypothese sagt auch voraus, dass der Blattstiel hauptsächlich aus der Mitte der frühen Anlage stammt …, während die Blattstiel-Hüllen-Hypothese voraussagt, dass der Blattstiel von der Basis der Anlage abstammt …. Die Zellverfolgung zeigt, dass der Blattstiel von proximalen Primordiumzellen mit hohen proximodistalen Wachstumsraten stammt, was die Vorhersage der Blattstielscheide unterstützt … “

Einer der korrespondierenden Autoren, sagte Professor Enrico Coen in einer Pressemitteilung: „Das Grasblatt war ein Rätsel. Durch das Formulieren und Testen verschiedener Modelle für seine Evolution und Entwicklung haben wir gezeigt, dass aktuelle Theorien wahrscheinlich falsch sind und dass eine verworfene Idee, die im 19. Jahrhundert vorgeschlagen wurde, dem Ziel viel näher kommt.“

Die Grasstudie zeigt, wie einfache Modulationen von Wachstumsregeln, basierend auf einem gemeinsamen Muster von Genaktivitäten, eine bemerkenswerte Vielfalt unterschiedlicher Blattformen erzeugen können, ohne die unsere Gärten und Esstische viel ärmer wären.

FORSCHUNGSARTIKEL

Richardson, AE, Cheng, J., Johnston, R., Kennaway, R., Conlon, BR, Rebocho, AB, Kong, H., Scanlon, MJ, Hake, S., Coen, E., 2021. Evolution of das Grasblatt durch Primordium-Erweiterung und Blattstiel-Umgestaltung. Wissenschaft. https://doi.org/10.1126/science.abf9407