Keimreaktionen auf Rauchwasser, KAR1 und Glyceronitril
Keimreaktionen auf Rauchwasser, KAR1 und Glyceronitril

Einige Pflanzen leben in Umgebungen, in denen Feuer ein häufiger Überlebensfeind ist. Es sei denn, Sie sind groß genug, um der Brandgefahr mit harter Rinde zu entwachsen Sequoia, ist die offensichtliche Antwort, im Boden zu ruhen, bis das Feuer vorüber ist, wodurch hilfreicherweise viele schöne Nährstoffe für keimende Samen verfügbar bleiben. Aber wenn Sie in der Erde vergraben sind, müssen Sie wissen, wann die Zeit für die Keimung kommt, bevor Sie von Arten übertroffen werden, die schneller vom Ziel sind.

1990 berichteten de Lange und Boucher über die bahnbrechende Entdeckung, dass Aerosolrauch und wässriges Rauchwasser die Keimung fördern könnten Audiinia capitata, eine seltene südafrikanische Art. In der Folge hat sich gezeigt, dass Rauch die Keimung vieler anderer Arten fördert, von denen viele zuvor schwer zu keimen waren. Die durch Rauch stimulierte Keimung hat weitreichende Auswirkungen auf den Gartenbau, die Unkrautbekämpfung, die Erhaltung und die Wiederherstellung von Lebensräumen. Viel Mühe wurde darauf gerichtet, die Chemikalie(n) im Rauch zu bestimmen, die für die Stimulierung der Keimung verantwortlich sind.

Karrikinolid (KAR1 oder 3-Methyl-2H-furo[2,3-c]pyran-2-on, wenn Sie es vorziehen) wurde einst von einigen als die einzige Chemikalie angesehen, die für die gesamte durch Rauch stimulierte Keimung verantwortlich ist. Tersonia cyathiflora, ein australisches Feuer-Ephemere mit einer obligatorischen Anforderung, dass Rauch keimen muss, reagiert nicht auf bekannte Rauchchemikalien wie KAR1. Die meisten verwandten Arten sind Feuer-Eintagsfliegen, die überwiegend nach Feuer keimen, oft in großer Zahl, und nur wenige Jahre leben, danach als Samen in der Samenbank des Bodens bis zu einem nachfolgenden Feuer bestehen bleiben. Zusätzlich zu T. Cyathiflora, andere Feuerephemere in der Gyrostemonaceaeeinschließlich Gyrostemon racemiger und G. ramulosus, keimen als Reaktion auf Rauch nach einer Zeit der Beerdigung. Allerdings ist die Antwort von Gyrostemon Samen auf KAR1 wurden zuvor noch nicht getestet. Keimstimulation von T. Cyathiflora durch aus Pflanzen stammendes Rauchwasser, aber nicht KAR1, legt nahe, dass Rauchwasser möglicherweise andere Chemikalien enthält, die die Keimung bestimmter Arten fördern. Glyceronitril (2,3-Dihydroxypropannitril) wurde kürzlich aus Rauchwasser isoliert und stimuliert die Keimung einer Reihe von Arten, einschließlich verschiedener Anigozanthos spp. die auch nicht auf KAR1 reagieren. Diese Chemikalie enthält neben Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff auch Stickstoff und soll durch die Freisetzung von Cyanid wirken.

Neue Forschungsergebnisse veröffentlicht in Annals of Botany getestet, ob Samen von Gyrostemon racemiger und G. ramulosus reagieren auf von Pflanzen stammendes Rauchwasser und/oder KAR1; und zweitens, ob Samen von G. racemiger wurden durch Glyceronitril oder Stickoxide zum Keimen angeregt. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Arten auf Rauchwasser reagieren, aber nicht auf KAR1 oder Glyceronitril. Die Herstellung von Rauchwasser allein durch Verbrennen von Zellulose zeigte jedoch, dass die Keimung durch eine Verbindung stimuliert wird, die nur aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff besteht. Ob die durch Rauch stimulierte Keimungsreaktion ein uraltes Merkmal ist oder aus der konvergenten Evolution hervorgegangen ist, wurde diskutiert. Sowohl die Rauch- als auch die KAR1-Reaktionsfähigkeit sind phylogenetisch weit verbreitet, was etwas dafür spricht, dass dies ein uraltes Merkmal ist.

Vergleich der Keimungsreaktionen von Anigozanthos flavidus (Haemodoraceae), Gyrostemon racemiger und Gyrostemon ramulosus (Gyrostemonaceae) auf Rauchwasser und die aus dem Rauch stammenden Verbindungen Karrikinolid (KAR1) und Glyceronitril. (2013) Annals of Botany 111 (3): 489-497.
Abstract
Eine wichtige keimfördernde Chemikalie in Rauchwasser ist 3-Methyl-2H-furo[2,3-c]pyran-2-on (Karrikinolid, KAR1). Allerdings reagieren nicht alle Arten, die als Reaktion auf Rauchwasser keimen, auf KAR1, wie z Tersonia cyathiflora (Gyrostemonaceae). In dieser Studie wurde getestet, ob zwei Gyrostemon Spezies (Gyrostemonaceae), von denen zuvor gezeigt wurde, dass sie auf Rauchwasser reagieren, reagieren auf KAR1. Wenn nicht, dann ist die aus Rauch gewonnene Chemikalie, die die Keimung dieser Arten stimuliert, derzeit unbekannt. Kürzlich wurde Glyceronitril aus Rauchwasser isoliert und bestimmte die Keimung gefördert Anigozanthos Spezies (Hämodoraceae). Ob diese Chemikalie fördert Gyrostemon racemiger Auch die Keimung wird untersucht. Außerdem wurde untersucht, ob diese Arten allein durch Rauchwasser aus der Verbrennung von Zellulose keimen. Gyrostemon racemiger und G. ramulosus Samen wurden nach dem Sammeln vergraben und im Herbst des folgenden Jahres geborgen, als die Ruhephase gelindert war und die Samen auf Rauchwasser reagierten. Anigozanthos flavidus Samen wurden bei 35 °C nachgereift, um die Keimruhe zu mildern. Gyrostemon und Anigozanthos Die Samen wurden dann mit „Seed Starter“-Rauchwasser, KAR1, Glyceronitril und aus Zellulose gewonnenem Rauchwasser getestet. Obwohl Gyrostemon racemiger, G. ramulosus und A. flavidus alle durch 'Seed Starter'-Rauchwasser zum Keimen angeregt wurden, reagierte keine dieser Arten auf KAR1. Gyrostemon racemiger die Keimung wurde durch Glyceronitril nicht gefördert. Dies steht im Gegensatz zu A. flavidus, wo Glyceronitril in Konzentrationen von 1–500 µM die Keimung förderte, obwohl das Sämlingswachstum bei ≥400 µM gehemmt wurde. Maximal A. flavidus Keimung erfolgte bei Glyceronitrilkonzentrationen von 25–300 µM. Manche Gyrostemon die Keimung wurde durch aus Zellulose gewonnenes Rauchwasser gefördert. KAR1 und Glyceronitril, Chemikalien in Rauchwasser, von denen bekannt ist, dass sie die Keimung bei anderen Arten stimulieren, förderten die Keimung nicht G. racemiger. Dies deutet darauf hin, dass andere Chemikalien, die die Keimung fördern, im Rauch vorhanden sind und möglicherweise allein aus der Verbrennung von Zellulose stammen.

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