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Nächtlicher Stärkeabbau im Zusammenhang mit Dürreresistenz von Pflanzen

Für trockene Bedingungen haben bestimmte Pflanzen verschiedene Anpassungsstrategien an die Wasserknappheit, zum Beispiel durch die Aufnahme von Kohlendioxid (CO2) in der Nacht statt während des Tages. Um besser zu verstehen, wie dieser Mechanismus funktioniert, untersuchte ein kürzlich durchgeführtes Projekt die zugrunde liegende Genetik dieses Systems.
Nächtlicher Stärkeabbau im Zusammenhang mit Dürreresistenz von Pflanzen
Beim Crassulacean-Säurestoffwechsel (CAM) handelt es sich um einen Anpassungsmechanismus bestimmter Wüstenpflanzen, durch den sie in der Lage sind, CO2 in der Nacht aufzunehmen, um Wasserverlust durch Transpiration zu vermeiden. Zwei Dinge stellten sich als für die Regulierung von CAM wichtig heraus: die Verfügbarkeit von Stärke und die innere Uhr der Pflanze.

Unter dem Titel CAMSTAR ("Temporal regulation of starch degradation in CAM plants") fördert die EU ein Projekt, das die einzigartigen molekularen Mechanismen und Prozesse bei der Steuerung von CAM untersucht. Das Projekt konzentrierte sich auf die Genetik der CAM-Modellpflanze Kalanchoe fedtschenkoi.

Mehrere Enzyme, die beim Stärkeabbau bekanntlich wichtig sind, wurden mittels künstlicher Genmodifikation untersucht. Die Forschungen haben gezeigt, dass CAM-Pflanzen eine Stärke anders abbauen als nicht-CAM-Pflanzen.

Untersuchungen der Gene für die innere Uhr von K. fedtschenkoi ergaben, dass das funktionierende Zeitgefühl ein wichtiger Steuerungsmechanismus für den nächtlichen Stärkeabbau ist. Pflanzen mit einem Mangel an bestimmten Uhr-Genen konnten sich nicht auf den Umfang des Stärkeabbaus in Reaktion auf Veränderungen in der Dauer einer Dunkelperiode einstellen.

Das CAMSTAR-Team lieferte somit tiefere Einblicke zu der Frage, wie diese Pflanzen trockene Bedingungen bewältigen können. Das Verständnis der Mechanismen, mit denen Pflanzen bei Wassermangel überleben können, ist ein wichtiger Schritt in der Entwicklung von dürreresistenten Anbaupflanzen.

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