In einer neuen Studie veröffentlicht in New Phytologist, haben Chen Lin und Kollegen freigeschaltet das Geheimnis hinter der außergewöhnlichen Fähigkeit von Tiefseereis, unter überschwemmten Bedingungen zu überleben und sogar zu gedeihen. Diese Entdeckung könnte zu einer sichereren globalen Nahrungsmittelversorgung führen, da der Klimawandel die Ernteerträge weltweit bedroht.
Die Forscher konzentrierten sich auf die faszinierende Fähigkeit von Tiefseereis, als Reaktion auf Überschwemmungen spezielle Wurzeln zu bilden, die als aquatische Adventivwurzeln (AAR) bekannt sind. Diese Wurzeln ermöglichen es der Pflanze, lebenswichtigen Sauerstoff und Nährstoffe zu erhalten, selbst wenn sie längere Zeit unter Wasser stehen.
Durch die Untersuchung nahezu genetisch identischer Linien von Tiefseereis entdeckten die Wissenschaftler, dass die gleichen genetischen Merkmale, die für die unglaubliche Triebverlängerung der Pflanze verantwortlich sind, auch die Entwicklung von Wasserreis fördern zufällige Wurzeln. Sie beobachteten, dass zwei unterschiedliche Arten aquatischer Adventivwurzeln (AR1 und AR2) zu unterschiedlichen Zeiten mit einzigartigen morphologischen und anatomischen Merkmalen auftauchen, die es ihnen ermöglichen, sich an unterschiedliche Überschwemmungsbedingungen anzupassen.
Bemerkenswerterweise fanden die Forscher heraus, dass der zweite Wurzeltyp (AR2) besser für langfristige Überschwemmungen geeignet ist, da er eine höhere Dehnungsfähigkeit und Austrocknungstoleranz besitzt. Diese Entdeckung legt nahe, dass AR2 eine entscheidende Rolle in der evolutionären Verteidigungsstrategie der Pflanze gegen periodisches Untertauchen spielen könnte.
Die Forscher glauben, dass ihre Ergebnisse weitreichende Auswirkungen auf die Gesundheit haben könnten Ernährungssicherheit. Da extreme Wetterereignisse und Überschwemmungen aufgrund des Klimawandels immer häufiger werden, ist das Verständnis der Mechanismen hinter hochwassertoleranten Pflanzen wie Tiefseereis von entscheidender Bedeutung, um eine stabile und nachhaltige globale Nahrungsmittelversorgung sicherzustellen.
Lin und Kollegen kommen zu dem Schluss:
Wir schlagen vor, dass AR2 in Tiefseereis als evolutionäre Verteidigungsstrategie fungieren könnte, um periodisches und langfristiges Untertauchen zu bekämpfen. Die morphologischen und anatomischen Merkmale legten nahe, dass AR2 besser an Überschwemmungen angepasst ist als AR1. Die Blattscheide war der Schlüsselfaktor, der die Wachstumsrate, die Dehnungsfähigkeit und den Wurzeldurchmesser von AR2 beeinflusste. Im Vergleich zu Rohreis (T65) produzierten NIL-1 und NIL-12 während der Flut mehr AR2, was darauf hindeutet, dass Schlüsselgene, die die Entwicklung von AR2 steuern, in QTL1 und QTL12 enthalten sind. Wir schlagen vor, die Gene in diesen beiden QTLs, die das AR2-Wachstum regulieren, weiter zu untersuchen. Darüber hinaus müssen die Funktionen von AR2 in Bezug auf die Wasser- und Nährstoffaufnahme während des teilweisen Untertauchens enträtselt werden, um die Einführung aquatischer Adventivwurzeln in moderne Sorten für Gebiete zu rechtfertigen, in denen langfristige flache Überschwemmungen auftreten.
Lin et al . 2023
LESEN SIE DEN ARTIKEL
Lin, C., Ogorek, LLP, Liu, D., Pedersen, O. und Sauter, M. (2023) „Ein quantitativer Merkmalslocus, der Tiefseereis Hochwassertoleranz verleiht, reguliert die Bildung von zwei unterschiedlichen Arten von aquatischen Adventivwurzeln" New Phytologist, 238(4), S. 1403–1419. Verfügbar um: https://doi.org/10.1111/nph.18678.
