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Die Untersuchung von Pflanzenreaktionen auf Umweltstressoren ist der Schlüssel zu einer nachhaltigen Landwirtschaft

Jun. 2, 2022
Paolo DeAndreis

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Ein Forscherteam in Schweden gewann neue Einblicke in die molekularen Mechanismen, die mit Pflanzenreaktionen auf Umweltstressoren wie Berührungen, Beschneidung oder Infektion.

Die Wissenschaftler untersuchten die innere Funktionsweise solcher Reaktionen und das daraus resultierende Verhalten der Pflanze und entdeckten neue entscheidende genetische Faktoren, die sich auf die Ernteerträge auswirken könnten.

Wir haben einen völlig neuen Signalweg identifiziert, der die Reaktion einer Pflanze auf physischen Kontakt und Berührung steuert. Nun geht die Suche nach weiteren Wegen weiter.- Essam Darwish, Forscher, Universität Lund

Das Team der Universität Lund wiederholte, dass Pflanzen auf mechanische Reize reagieren, um besser mit spezifischen Umweltbedrohungen fertig zu werden.

Das Studie die in Science Advances veröffentlicht wurde, erklärte dies "mechanische Stimulation löst schnelle Veränderungen der Genexpression aus und beeinflusst das Aussehen der Pflanze (Thigmomorphogenese) und die Blüte.“

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Die Thigmomorphogenese wird durch wiederholte Stimulierung erzeugt und umfasst signifikante Modifikationen in der Pflanzenmorphologie, wie z. B. Zwergwuchs, Markigkeit, veränderte mechanische Eigenschaften des Stängels, verzögerte Blüte, verbesserte Verankerungsstärke der Wurzeln und reduzierte Stomataöffnung.

Solche Änderungen neigen dazu, die Fähigkeit der Pflanzen zu verbessern, starken Winden zu widerstehen und ihre Reaktion auf Infektionen zu verbessern. Darüber hinaus könnten diese Veränderungen die Widerstandsfähigkeit gegenüber Kälte, Salzgehalt oder Dürre stärken.

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Die neue Forschung und einige andere Studien, die ähnliche Pflanzenreaktionen untersuchen, tragen zu einem wachsenden Wissen über Mechanismen bei, von denen Wissenschaftler glauben, dass sie für die Verbesserung der Anbautechniken entscheidend sein könnten.

"Die Mechanostimulation hat als potenzielle Methode für nachhaltige landwirtschaftliche Praktiken zur Verbesserung der Ernährungssicherheit Aufmerksamkeit erregt“, schrieben die Forscher.

"Die Reaktion der Pflanze auf mechanische Stimulation ist jedoch sehr komplex, da sie von der Intensität der mechanischen Belastung und der Häufigkeit der Exposition abhängt“, fügten sie hinzu. "Das Verständnis des molekularen Mechanismus der pflanzlichen Mechanoperzeption und Thigmomorphogenese ist unerlässlich, um diese Methode für die großflächige Landwirtschaft anzuwenden.“

Frühere Forschungsarbeiten identifizierten molekulare Mechanismen im Zusammenhang mit der mechanischen Wahrnehmung von Pflanzen. Andere Studien stellten die wichtige Beziehung zwischen Jasmonsäure und Berührungssignalen fest.

"Trotz langjähriger Forschung darüber, wie transkriptionelle Reaktionen auf mechanische Stimulation in Pflanzen kontrolliert werden, wurden nur wenige Regulatoren identifiziert und konsequent validiert“, schrieben die Forscher.

"Hier haben wir reverse Genetik verwendet, um die molekularen Mechanismen, die der Berührungssignalisierung zugrunde liegen, weiter zu charakterisieren“, fügten sie hinzu.

Zum Beispiel sagte Olivier Van Aken, ein Biologe an der Universität Lund, gegenüber dem Magazin ScienceAlert: "Wir haben die Pflanze Ackerschmalwand einem sanften Bürsten ausgesetzt, woraufhin Tausende von Genen aktiviert und Stresshormone ausgeschüttet wurden. Wir haben dann ein genetisches Screening durchgeführt, um die Gene zu finden, die für diesen Prozess verantwortlich sind.“

Laut seinem Kollegen Essam Darwish die Studienergebnisse "ein wissenschaftliches Rätsel lösen, das den Molekularbiologen der Welt seit 30 Jahren entgangen ist.“

"Wir haben einen völlig neuen Signalweg identifiziert, der die Reaktion einer Pflanze auf physischen Kontakt und Berührung steuert“, fügte er hinzu. "Jetzt geht die Suche nach weiteren Wegen weiter.“

Die Forscher glauben, dass ein besseres Verständnis dieser Mechanismen neue Möglichkeiten für die globale Landwirtschaft mit sich bringen könnte Klimawandel und Konflikte bedrohen die Ernährungssicherheit in vielen Regionen.

"Angenommen extremes Wetter Bedingungen und pathogenen Infektionen, zu denen der Klimawandel führt, ist es von größter Bedeutung, neue ökologisch verantwortungsvolle Wege zu finden, um die Produktivität und Resistenz von Pflanzen zu verbessern“, schloss Van Aken.



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