Da Wasserknappheit eine große Bedrohung für die globalen Ökosysteme und die Nahrungsmittelproduktion darstellt, ist es wichtiger denn je, herauszufinden, wie Pflanzen wie Cissus quadrangularis trockene Landschaften bewältigen. Der genetische Bauplan solcher Arten könnte der Schlüssel zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Landwirtschaft gegenüber dem Klimawandel sein.
A Kürzlich durchgeführte Studiedas Ergebnis einer internationalen Zusammenarbeit, wurde veröffentlicht in Gartenbauforschung am 2. Februar 2024, das eine eingehende Analyse des Genoms von Cissus quadrangularis präsentiert und Licht auf seine außergewöhnliche Dürretoleranz und seine besonderen Photosynthesemechanismen wirft.
Die sorgfältige Kartierung des Genoms von Cissus quadrangularis hat eine Vielzahl genetischer Anpassungen freigelegt, die es der Pflanze ermöglichen, unter Wüstenbedingungen zu gedeihen. Das 679,2 Mb große Genom, das 51.857 proteinkodierende Gene enthält, zeigt, dass fast die Hälfte aus repetitiven Sequenzen besteht, was die genetische Komplexität der Polyploidie unterstreicht.
Besonders hervorzuheben ist das dominante Sub-A-Genom mit seiner starken Genexpression während Dürreperioden, was auf eine zentrale Rolle in der Überlebensstrategie der Pflanze hindeutet. Die Studie beleuchtet auch die Aktivierung wichtiger Stoffwechselwege im Stamm, die für die Wassereinsparung von entscheidender Bedeutung sind.
Die ausgeprägte tagaktive Genexpression in den Stängeln, im Gegensatz zu den Blättern, unterstreicht eine spezialisierte evolutionäre Anpassung und gewährt tiefe Einblicke in die Photosynthese des Säurestoffwechsels (CAM) der Crassulaceen und ihre Rolle bei der Anpassungsfähigkeit an Trockenheit.
Dr. Qingyun Li, der leitende Wissenschaftler des Projekts, bemerkt: „Unsere Arbeit mit Cissus quadrangularis veranschaulicht das transformative Potenzial der Genomik. Die genetischen Erkenntnisse, die wir gewonnen haben, sind ein Leuchtturm für die Entwicklung von Nutzpflanzen, die der zunehmenden Dürre standhalten können, und bieten einen Hoffnungsschimmer für eine nachhaltige Landwirtschaft.“
Die Erkenntnisse aus dem Genom von Cissus quadrangularis werden die Pflanzenzucht revolutionieren und zu Sorten führen, die Wasserknappheit vertragen. Durch die Integration des CAM-Pfades und der Dürretoleranzgene der Pflanze kann der Agrarsektor robustere Ernten erzielen und so die Nahrungsmittelversorgung in trockenen Klimazonen sichern.
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Qingyun Li et al., Das Genom von Cissus quadrangularis offenbart seine Anpassungsfähigkeit an einen trockenen Lebensraum, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae038