Einjährige Pflanzen in mehrjährige umwandeln
Wissenschaftler aus Belgien und den Niederlanden haben nicht nur die Gene entdeckt, die Pflanzen zum Blühen bringen, sondern haben diese auch mit Erfolg deaktiviert. Die Projektergebnisse haben weitreichende Folgen: es könnte möglich werden, Pflanzen zu züchten, die wesentlich länger leben,als dies bisher möglich war. Die Ergebnisse, die online in der Fachzeitschrift Nature Genetics veröffentlicht wurden, liefern auch einen Einblick in die Evolution krautiger Pflanzen. In der Botanik werden Pflanzen nach ihrer Lebensdauer eingeordnet. Einjährige Pflanzen, zum Beispiel, leben normalerweise ein Jahr. In diesem Zeitabschnitt keimen sie, sie wachen und blühen kurz vor dem Absterben, wobei sie Samen entwickeln, die das Fortdauern der Art gewährleisten. Manche zweijährigen Pflanzen, wie die Rote Beete, leben zwei Jahre lang, werden aber aus praktischen Gründen als einjährige angebaut. Mehrjährige Pflanzen überleben mehrere Jahre lang. Die Wissenschaftler stellten die Hypothese auf, dass der molekulare Unterschied zwischen mehrjährigen und einjährigen Pflanzen relativ gering sei. Laut Studie haben sich Pflanzen entweder zu einjährigen oder zu mehrjährigen Formen entwickelt, um ihre Fortpflanzung und ihr Überleben unter unterschiedlichen Umweltbedingungen zu sichern. Zum Beispiel haben sich mehrjährige, verholzte Pflanzen immer wieder aus einjährigen Vorfahren in isolierten Umgebungen wie Inseln entwickelt. Einjährige Pflanzen verbrauchen ziemlich viel Energie, um Blüten zu entwickeln, was für die Fortdauer der Art ausschlaggebend ist. Die Samen von einjährigen Pflanzen sind sehr empfindlich und spüren auch, wann die Tage länger werden und der Winter sich dem Ende zuneigt. Das löst den Wachstumsprozess aus. Wenn im Frühling die Tage länger werden, wird ein Signal ausgesendet, das eine Anzahl von Genen aktiviert, die die Blüte induzieren. In der aktuellen Studie wurden diese "Blüte-Gene" bei der Acker-Schmalwand, auch Schotenkresse genannt, untersucht, einer blühenden Art, die in Europa, Asien und Nordwestafrika vorkommt und eine kurze Lebensdauer hat. Sie schalteten die Gene ab, wodurch die Pflanze weiter wuchs und ihre Lebensdauer erheblich verlängert wurde. Die Forscher bestimmten erfolgreich die spezifischen Faktoren, die für die Steuerung der Blütezeit, die Verhinderung des sekundären Wachstums und die Langlebigkeit der einjährigen Pflanze verantwortlich sind, und bestätigten ihre Hypothese, dass der Unterschied zwischen einjährigen und mehrjährigen Pflanzen sehr gering ist. Sie wiesen nach, dass das Abschalten der Gene nicht nur die Lebensdauer der Pflanze verlängerte, sondern auch zu Verhaltensweisen führte, die mehrjährigen Pflanzen eigen sind. Beispielsweise ein sekundäres Wachstum, wobei die Schotenkresse verholzte und sich in eine strauchartige Pflanze verwandelte. Außerdem fanden sie heraus, dass das Ausschalten dieser Gene die Pflanze dazu brachte, einige ihrer nicht spezialisierten Zellen, die normalerweise die Blüte unterstützen, bevor die Pflanze abstirbt, zu speichern. Dadurch konnte sie wie eine mehrjährige Pflanze wachsen und damit weitaus länger überleben. Botaniker haben festgestellt, dass sich mehrjährige verholzte Pflanzen aus einjährigen krautigen Pflanzen entwickelt haben. Diese Studie hat jetzt die Schlüsselrolle von drei Genen in diesem Prozess nachgewiesen. Die Ergebnisse haben Folgen sowohl für die Landwirtschaft als auch für die Evolutionsbiologie.
Länder
Belgien, Niederlande