Laut einer neuen Studie, die sich auf die Auswirkungen von Unkrautsignalen auf Maiswurzeln konzentrierte, können Unkräuter Nutzpflanzen schaden, indem sie ihr Wachstum und ihre Entwicklung verändern und nicht nur Ressourcen verbrauchen. Dabei wurde festgestellt, dass Unkräuter eine viel frühere und negative Wirkung haben als bisher angenommen. Die Studie wurde von David Horvath und Kollegen durchgeführt und veröffentlicht in AoB PLANTS, hat identifiziert spezifische Gene und Proteine, die erklären helfen, wie Unkräuter das Pflanzenwachstum beeinflussen.
Mehrere Studien haben gezeigt, dass Nutzpflanzen wie Mais in den ersten Wachstumswochen besonders anfällig für die Auswirkungen von Unkräutern sind, wenn Stressreaktionswege als Reaktion auf das Vorhandensein von Unkräutern aktiviert werden. Diese Studien konzentrierten sich jedoch hauptsächlich auf die Reaktion oberirdischer Pflanzenteile und vernachlässigten den möglichen Einfluss von Unkräutern auf unterirdische Prozesse.
Um diese Wissenslücke zu schließen, entwickelten Forscher ein System, um Mais unterirdischen Signalen von Unkräutern auszusetzen, und untersuchten die Auswirkungen auf das Maiswurzeltranskriptom während dieser kritischen frühen Wachstumsphase. Die Ergebnisse waren verblüffend: Gen-Set-Anreicherungsanalysen zeigten eine Überrepräsentation von Genen, die mit Signalen für oxidativen Stress, Stickstoffverbrauch und -transport sowie Abwehrreaktionen verbunden sind.
Die Studie zeigte auch, dass bestimmte Proteine, die an der ABA-Signalübertragung beteiligt sind, eine wichtige Rolle für die Auslösung der frühen Reaktion von Mais auf Unkräuter spielen. ABA ist ein Pflanzenhormon, das bei Stressreaktionen eine Rolle spielt. Dieser Befund legt daher nahe, dass Unkräuter bei Mais eine Stressreaktion auslösen könnten.
Interessanterweise identifizierte die Studie auch die Überrepräsentation spezifischer Promotorsequenzen, die von Proteinen gebunden werden können, die an der Reaktion auf Kälte oder Dürre, der biotischen und abiotischen Abwehr und der lichtregulierten Genexpression beteiligt sind.
Insgesamt deutet diese Forschung darauf hin, dass Unkräuter einen viel früheren und komplexeren Einfluss auf das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen haben als bisher angenommen. Indem Unkräuter die Anbauprozesse verändern, lange bevor sie direkt um Ressourcen konkurrieren, können sie sich einen Wettbewerbsvorteil verschaffen, der auch nach der Entfernung bestehen bleibt. Für die Entwicklung wirksamer Unkrautbekämpfungsstrategien, die die Ernteerträge schützen und die Ernährungssicherheit gewährleisten können, ist es von entscheidender Bedeutung, zu verstehen, wie sich Unkräuter auf das Pflanzenwachstum und die Pflanzenentwicklung auswirken.
„Der enge Zeitrahmen dieser Studie bot die Möglichkeit, frühe Signalprozesse zu identifizieren, die bei der Erkennung und Reaktion von Mais auf Unkräuter eine Rolle spielen. Darüber hinaus ist dies die erste Studie, die sich auf die Reaktion des Wurzelgewebes von Mais speziell auf Signale konzentriert, die von unterirdischen Unkräutern erzeugt werden.“
Horvath et al, 2023.
LESEN SIE DEN ARTIKEL
Horvath, DP Doherty CJ, Desai J., Clark N., Anderson JV, Chao WS (2023) „Durch Unkraut verursachte Veränderungen im Transkriptom der Maiswurzel offenbaren Transkriptionsfaktoren und physiologische Prozesse, die schon früh bei der Interaktion zwischen Nutzpflanze und Unkraut beeinflusst werden" AoB PLANTS. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1093/aobpla/plad013
