Wie die Vielfalt der Pflanzenstoffe die Anpassung von Pflanzen an Stress beeinflusst

Die phytochemische Vielfalt spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Pflanzenanpassung und -fitness sowie der Ökosystemfunktionen und -dienstleistungen. Allerdings wurden sekundäre Pflanzenstoffe und ihre ökologischen Anpassungen lange Zeit ignoriert. Feine (oder absorbierende) Wurzeln, Mikroorganismen und Erde bilden die komplexe Grenzfläche, die als Rhizosphäre bekannt ist. Die Variation der Feinwurzelchemie entlang großräumiger Umweltgradienten ist jedoch noch immer kaum verstanden.

In einem Studie veröffentlicht in Wissenschaft der gesamten UmweltForscher des Xishuangbanna Tropical Botanical Garden (XTBG) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften untersuchten die phytochemische Vielfalt und ihre Anpassung an abiotische und biotische Belastungen entlang verschiedener Klimagradienten. Durch die Untersuchung der chemischen Bestandteile in Feinwurzeln wollten sie verstehen, wie diese chemischen Bestandteile Pflanzen dabei helfen, mit verschiedenen Umweltbelastungen umzugehen.

Ziel der Forscher war es, die Trends in der Komplexität der phytochemischen Zusammensetzung (Alpha-Diversität) und der Variation in der Zusammensetzung (Beta-Diversität oder Endemismus) sowie ihre Beziehungen zu Mikroorganismen entlang von Umweltgradienten zu untersuchen. Sie haben die ungezielte Metabolomik von Feinwurzeln und das Rhizosphären-Mikrobiom von 315 Baumarten entlang eines makroklimatischen Gradienten gemessen, der tropische, subtropische und subalpine Regionen umfasst.

Die Ergebnisse zeigten, dass die chemische Vielfalt subalpiner Baumarten höher war als die tropischer Baumarten, die Variation in der chemischen Vielfalt jedoch geringer war, was der Anpassung an höheren abiotischen Stress förderlich ist. Tropische Baumarten wiesen eine größere Variation in der chemischen Vielfalt und im chemischen Endemismus auf, was die Koexistenz der Arten und die Anpassung an komplexen biologischen Stress begünstigt.

Darüber hinaus gab es eine umfassende chemo-ökologische Nischendifferenzierung zwischen eng verwandten Baumarten in allen Klimazonen, und die chemische Vielfalt der Feinwurzeln wurde nur schwach durch die Phylogenie beeinflusst und hauptsächlich durch abiotischen und biotischen Stress reguliert.

„Unsere Studie ist eine positive Untersuchung phytochemischer Diversitätsmuster und ihrer Wechselwirkungen mit Rhizosphären-Mikroorganismen entlang klimatischer Gradienten, was die Bedeutung zukünftiger phytochemischer Forschung unterstreicht“, sagte Yang Jie von XTBG.