Im Allgemeinen wachsen höhere Landpflanzen nicht unter Wasserbedingungen und Wasserpflanzen können nicht unter terrestrischen Bedingungen wachsen. Andererseits können Amphibienpflanzen sowohl unter terrestrischen als auch unter Wasserbedingungen leben. Die amphibische Art Hygrophila difformis entwickelt gezackte und sezierte Blätter, wenn sie unter terrestrischen bzw. submersen Bedingungen gezüchtet wird. Darüber hinaus entwickeln sich zerlegte Blätter, wenn H. difformis wird unter terrestrischen Wachstumsbedingungen mit Ethylen behandelt. Obwohl diese morphologische Veränderung durch Ethylen reguliert wird, bleibt unbekannt, ob Ethylen die Blätter dazu veranlasst, sich funktionell mit Unterwasserbedingungen zu befassen.
Eine aktuelle Studie von Horiguchi et al. veröffentlicht in AoBP berichtet über die Plastizität morphologischer und physiologischer Reaktionen auf das Untertauchen in einer Amphibienpflanze Hygrophila difformis. Die Autoren analysierten die Blattmorphologie, maßen Unterwasser-Photosyntheseraten und HCO3- Affinität ein H. difformis um zu bestimmen, ob es Unterschiede in der Akklimatisierungsfähigkeit in Abhängigkeit von den Wachstumsbedingungen gibt: terrestrisch, submers, terrestrisch behandelt mit Ethylen und submers behandelt mit einem Ethyleninhibitor. H. difformis Es wurde festgestellt, dass es sich an eine untergetauchte Umgebung akklimatisiert, indem es Blätter mit einer charakteristischen Morphologie entwickelt, die zur Photosynthese fähig sind, die durch die Verwendung von HCO für die untergetauchte Umgebung optimiert wurde3-. Ethylen reguliert die Submergenzreaktion sowohl durch Veränderung der Blattmorphologie als auch durch Induktion von HCO3- Nutzung. Prozesse, die Proteine des Kohlenstoffkonzentrationsmechanismus (CCM) wie HCO erfordern3- Transporter und Carboanhydrase sind ebenfalls an der photosynthetischen Akklimatisierung beteiligt. H. difformis birgt wahrscheinlich Gene und Regulationsmechanismen, die sich als wertvolle Ressourcen für die Entdeckung von CCM-Genen in höheren Pflanzen erweisen werden. Die weitere Charakterisierung und das Verständnis dieses Akklimatisierungsmechanismus werden neue Ressourcen für die Entdeckung von CCM-Regulationssystemen in höheren Pflanzen bereitstellen.
Forscher-Highlight
Genki Horiguchi (links im Foto) schloss sein Studium an der Toyo University, Japan, im Jahr 2019 ab (MSc Life Science), wo er unter der Leitung von Professor Naoki Hirotsu die photosynthetische Akklimatisierung von Amphibienpflanzen untersuchte. Genki wird diese Studie in seiner Doktorarbeit fortsetzen, wo er sich stärker auf die molekularen Mechanismen der Unterwasserakklimatisierung konzentrieren wird.
Professor Naoki Hirotsu (rechts im Foto) arbeitet an der Toyo University, Japan, wo sein Forschungsziel darin besteht, die genetischen und molekularen Mechanismen zu verstehen, die den Kornertrag und die Reisqualität bestimmen. Seit Abschluss seiner Promotion interessiert er sich auch für Umweltreaktionen der Photosynthese.
