Eine Studie zeigt, wie der Auxin- und Saccharosestoffwechsel die Brutzwiebelbildung bei Lilium lancifolium reguliert. Durch Manipulation des Auxinspiegels und Untersuchung wichtiger Gene des Saccharosestoffwechsels fanden Forscher heraus, dass niedrige Auxinkonzentrationen die Brutzwiebelbildung fördern. Diese Entdeckung bietet vielversprechende Auswirkungen auf den Gartenbau und liefert neue Strategien zur Verbesserung der Brutzwiebelvermehrung über hormonelle und metabolische Wege.
Die Brutzwiebeln der Lilien dienen als wichtige vegetative Fortpflanzungsorgane und sichern das Überleben und die Vermehrung der Pflanze. Die Entstehung dieser Strukturen ist jedoch noch nicht gut verstanden, insbesondere die Rolle der hormonellen und metabolischen Prozesse. Auxin, ein Pflanzenhormon, reguliert bekanntermaßen verschiedene Wachstumsprozesse, darunter die Bildung der Seitenorgane. Der Saccharosestoffwechsel liefert wichtige Energie und Substrate für die Pflanzenentwicklung.
Trotz dieser bekannten Funktionen bleibt das Zusammenspiel zwischen Auxin- und Saccharosestoffwechsel bei der Bulbilbildung unklar. Aufgrund dieser Herausforderungen ist es notwendig, eingehende Forschungen durchzuführen, um die Mechanismen zu verstehen, die der Bulbilbildung zugrunde liegen.
Forscher der Pekinger Akademie für Agrar- und Forstwissenschaften und der China Agricultural University veröffentlichten eine Studie In Gartenbauforschung am 23. Februar 2024 und enthüllt die Mechanismen, mit denen Auxin die Bulbillbildung bei Lilium lancifolium reguliert. Die Studie untersucht, wie sich durch Behandlungen und Gen-Silencing manipulierte Auxinwerte auf den Saccharosestoffwechsel und anschließend auf die Bulbillbildung auswirken.
Die Studie konzentrierte sich auf die Rolle von Auxin bei der Brutzwiebelbildung bei Lilium lancifolium. Um den Auxinspiegel in den Blattachseln zu manipulieren, wurden exogene Behandlungen mit Indol-3-Essigsäure (IAA) und dem Auxintransporthemmer N-1-Naphthylphthalaminsäure (NPA) durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass niedrige Auxinkonzentrationen, die durch eine NPA-Behandlung oder die Stilllegung der Auxinbiosynthesegene LlYUC6 und LlTAR1 erreicht wurden, die Brutzwiebelbildung deutlich verbesserten.
Histologische Untersuchungen bestätigten, dass die Bulbilbildung mit niedrigeren Auxinspiegeln und einer erhöhten Expression der Saccharosestoffwechselgene LlSusy1 und LlCWIN2 einherging. Es zeigte sich, dass diese Gene den Saccharoseabbau erleichtern, was zu höheren Glukosespiegeln führt, die die Bulbilbildung fördern.
Darüber hinaus wurde in der Studie der Transkriptionsfaktor LlbHLH35 identifiziert, der LlSusy1 als Reaktion auf Auxin-Signale direkt aktiviert und so den Auxin-Gehalt mit dem Saccharose-Stoffwechsel verbindet. Diese Forschung unterstreicht die entscheidende Rolle des Auxin-Saccharose-Moduls bei der Regulierung der Brutzwiebelbildung und bietet eine potenzielle Strategie zur Verbesserung der Lilienvermehrung durch hormonelle und metabolische Manipulation.
Dr. Jian Wu, einer der leitenden Forscher der Studie, kommentierte: „Unsere Ergebnisse enthüllen eine komplexe Interaktion zwischen dem Auxin- und Saccharosestoffwechsel bei der Entstehung von Lilienzwiebeln. Indem wir diese Stoffwechselwege verstehen und manipulieren, können wir möglicherweise die vegetative Vermehrung bei Lilien und anderen Gartenbaukulturen verbessern.“
Die Erkenntnisse der Studie haben große Auswirkungen auf den Gartenbau. Die Manipulation des Auxinspiegels durch Chemikalien oder Genetik kann die Bildung von Zwiebeln fördern und die Effizienz der Lilienvermehrung verbessern. Dies könnte zu neuen Techniken führen, die den Zwiebelertrag und die Qualität optimieren und so Anbauern und Züchtern zugutekommen. Das Verständnis dieser Kontrollen kann auch die Vermehrungsmethoden und Erträge bei anderen Nutzpflanzen verbessern.
Mehr Informationen:
Yin Xin et al, Auxin reguliert die Bulbilbildung durch Vermittlung des Saccharosestoffwechsels in Lilium lancifolium, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae054