Eine neue Studie von Rudall und Rice in Annals of Botany sieht an Epidermale Musterung und Stomaentwicklung bei Gnetales. Die Gnetales sind drei Pflanzenfamilien, die im Jura auseinandergingen, bevor Pflanzen blühten, also sind sie uralt. Bis heute haben jedoch nur drei Gattungen überlebt. Das bedeutet, dass sie eine nützliche Pflanzengruppe darstellen, wenn Sie untersuchen möchten, wie sich Spaltöffnungen über Jahrmillionen entwickelt haben. Dr. Paula Rudall nahm sich etwas Zeit, um mit Botany One über ihre Forschung zu sprechen.
Warum sich für eine Studie wie diese auf die Gnetales konzentrieren? Dr. Rudall sagte: „Gnetales sind außergewöhnliche Pflanzen, die für alle Botaniker von beträchtlichem allgemeinem Interesse sind, da sie prähistorische Relikte („lebende Fossilien“) darstellen. Die drei erhaltenen Gattungen (Ephedra, Gnetum und welwitschia) unterscheiden sich in ihrer Morphologie stark voneinander: Ephedra hat winzige schuppenartige Blätter, Gnetum Blätter haben einen Blattstiel und eine Blattspreite, und welwitschia, vertreten durch eine einzige vorhandene Art, die auf die Wüsten im Südwesten Afrikas beschränkt ist, trägt während ihres gesamten Lebens, das 1000 Jahre oder mehr dauern kann, nur ein einziges Blattpaar.
„Wir haben dieses Projekt als Teil einer umfassenderen Studie über die Entwicklung der Spaltöffnungen bei Landpflanzen in Angriff genommen, teilweise weil wir erkannt haben, dass die meisten Studien zu Gnetales-Stomata auf sehr alten Daten beruhen. Zum Beispiel ist unsere Studie die erste seit 1934, die die Entwicklung der Stomata untersucht welwitschia, und der erste, der dies mit Mikrofotografien illustriert.“
Die Evolutionsgeschichte von Gnetales erstreckt sich über Hunderte von Millionen von Jahren, sodass die Spaltöffnungen der Pflanzen viel Zeit hatten, um auseinander zu gehen. Dr. Rudall merkte dazu an: „Es gibt tiefgreifende Unterschiede in der frühen Entwicklung, insbesondere in der Entwicklung der Zellen, die sich auf beiden Seiten der Schließzellen befinden. In Ephedra, Diese seitlichen Nebenzellen werden von benachbarten Zelldateien abgeleitet, während in Gnetum und welwitschia sie stammen von der gleichen Zelllinie ab, die die Schutzzellen bildet.
„Der Hauptunterschied zw Gnetum und welwitschia befindet sich in einer epidermalen Vorstrukturierung, die linear ist welwitschia, so dass alle Stomata parallel zueinander, aber in Quartetten von sich ausdehnenden Zellen gebildet sind Gnetum, so dass Stomata entweder parallel oder senkrecht ausgerichtet sein können. Diese Entwicklungsunterschiede hängen teilweise mit Unterschieden im Organwachstum zusammen.
„Studien an Modellorganismen deuten darauf hin, dass sie von unterschiedlichen genetischen Faktoren gesteuert werden, obwohl dieser Aspekt bei Gnetales noch evaluiert werden muss.“
Die Forschung unterstützt die Idee, dass Gnetum und welwitschia sind ein Schwesterpaar, und Ephedra entfernter verwandt ist. Die Verfolgung der Stomata-Entwicklung in Gnetales könnte auch anderswo Anwendung finden. Dr. Rudall veröffentlichte kürzlich eine Abhandlung über die epidermale Struktur einer anderen Samenpflanzenordnung, Bennettittales, die in der Kreidezeit ausgestorben ist. Dr. Rudall sagte: „Bennettiten gelten weithin als nahe an der Stammlinie der Angiospermen, und Stomata sind wichtig für ihre Identifizierung. In diesem Artikel suchen wir nach „fossilen Fingerabdrücken“ für die Entwicklung, die aus Fossilien nur schwer (oftmals unmöglich) abzuleiten sind. Wir verwenden unsere Ergebnisse zu Gnetales, um dies zu vermuten Gnetum und welwitschia stellen in Bezug auf die Stomata-Entwicklung die engsten lebenden Analoga zu Bennettitales dar.“
