Mangroven sind bekannt für ihre Fähigkeit, in rauen, salzhaltigen Umgebungen zu gedeihen, aber neue Forschungen zeigen, dass ihre Blätter einige besondere Eigenschaften aufweisen. Eine Studie von Guo-Feng Jiang und Kollegen, veröffentlicht in Annals of Botany, untersuchte die Blattanatomie von 13 Mangrovenarten in ganz China. Das fanden die Forscher heraus Während Mangrovengenome winzig sind, sind ihre Blattzellen überdimensioniert. Auch die Blattanatomie variierte je nach Klima, wobei höhere Temperaturen mit kleineren Epidermiszellen und einer höheren Dichte von Adern und Spaltöffnungen verbunden waren.
Mangroven sind gut an das Leben in einer Umgebung angepasst, die andere Pflanzen als feindlich empfinden könnten. Zum Beispiel haben sie eine hohe Salztoleranz, um mit dem Ozean fertig zu werden, und Luftwurzeln, die eine Sauerstoffaufnahme in wassergesättigten Böden ermöglichen. Sie haben auch kleine Genome, die gewesen sind mit Stresstoleranz verbunden in der bisherigen Forschung.
Kleine Genome für Pflanzen ermöglichen es ihnen, ihre minimale Zellgröße zu reduzieren, und es kann auch eine größere Zellpackungsdichte ermöglichen. Dies gibt Pflanzenblättern den praktischen Vorteil, dass sie die Photosynthese verbessern, indem sie es zulassen mehr Kohlendioxid, um Mesophyllzellen im gleichen Blattvolumen zu diffundieren.
Ihre Blattanatomie bleibt jedoch überraschend flexibel. Die Größe der Blattzellen ist nicht wie bei anderen Pflanzen starr durch die Genomgröße definiert, sondern variiert mit dem Klima. Jiang und Kollegen fanden heraus, dass kältere Stellen größere Epidermiszellen hatten, während wärmere Stellen kleinere Zellen und eine höhere Venen- und Stomatadichte aufwiesen, möglicherweise um eine erhöhte Transpiration zu erleichtern.
Interessanterweise waren die Stomata der Mangroven, die Luftlöcher in den Blättern, die Gase ein- und ausströmen lassen, im Gegensatz zu den meisten Pflanzen größer als Epidermiszellen. Im Gegensatz zum üblichen Trend nahm die Größe der Stomata mit zunehmender Genomgröße ab. Die Forscher vermuten, dass dies mit der Effizienz der Mangroven beim Öffnen und Schließen der Stomata zusammenhängen könnte, was ihnen hilft, den Wasserverlust sorgfältig zu regulieren.
Die Venen- und Stomatadichten waren ebenfalls aufeinander abgestimmt, jedoch nicht in der typischen Weise. Normalerweise ermöglichen kleinere Epidermiszellen höhere Stomatadichten, aber die Korrelation war unabhängig von der Größe der Epidermiszellen. Die Forscher schlagen vor, dass dies auf neuartige Anpassungen in Mangroven hindeuten könnte, um den Gasaustausch und den Wassertransport zu optimieren.
Jiang und Kollegen argumentieren, dass ihre Ergebnisse zeigen, dass die Allometrie, die Beziehung der Pflanze, etwas Seltsames hat Größe und Form, bei Mangrovenarten im Vergleich zu anderen Pflanzen. Sie schreiben:
Unsere Analyse von 13 Mangrovenarten, von denen vier an mehr als einem Standort vorkamen, liefert starke Beweise dafür, dass sich die Allometrie von Zellen und Geweben in Mangrovenblättern von anderen C3 Angiospermen-Arten. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Mangroven zwar einige der gleichen Merkmalsbeziehungen aufweisen wie Nicht-Mangroven-Angiospermen, aber in einigen potenziell wichtigen Punkten abweichen, vor allem, dass sie ungewöhnlich kleine epidermale Pflasterzellen und große Schutzzellen haben. Trotz dieser Abweichungen von anderen Angiospermen erreichten Mangroven nichtsdestotrotz eine ähnliche maximale theoretische Stomata-Leitfähigkeit. Da Blätter aus mehreren Zelltypen bestehen und die Genomgröße nur die minimale Zellgröße begrenzt, kann es zahlreiche Kombinationen von endgültigen Zellgrößen und Packungsdichten geben, die Variationen in der Blattstruktur ermöglichen, die zu einem ähnlichen maximalen potenziellen Gasaustausch führen. Das Verständnis der Auswirkungen dieser Unterschiede könnte weitere Aufschlüsse darüber geben, wie der einzigartige Selektionsdruck des Mangrovenlebensraums zu neuartigen anatomischen und physiologischen Anpassungen geführt hat.
Jiang et al. 2023
Die Flexibilität der Anatomie der Mangrovenblätter und ihre Abweichung von typischen Trends offenbart eine neue Perspektive, wie diese Pflanzen exquisit auf ihre Umgebung abgestimmt sind. Während Mangroven eine ähnliche maximale Stomata-Leitfähigkeit wie andere Bäume erreichen, sind die Mechanismen und Kompromisse, die dies untermauern, unterschiedlich. Ihre anomale Venen-Stomata-Koordination und Stomata, die größer als Epidermiszellen sind, weisen auf strukturelle und physiologische Spezialisierungen hin, die in Zukunft viele fruchtbare Forschungen hervorbringen werden.
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Jiang, G.-F., Li, S.-Y., Dinnage, R., Cao, K.-F., Simonin, KA und Roddy, AB (2023) „Diverse Mangroven weichen von anderen Angiospermen in ihrer Genomgröße, Blattzellgröße und Zellpackungsdichte ab" Annals of Botany, 131(2), S. 347–360. Verfügbar um: https://doi.org/10.1093/aob/mcac151.
