Die landwirtschaftliche Produktivität ist durch Kältestress gefährdet, der das Pflanzenwachstum hemmen und die Erträge verringern kann. Die Weiße Seerose, die die harten Winter in hochgelegenen Lebensräumen übersteht, stellt ein einzigartiges Modell für die Erforschung der Kälteanpassung dar.
Da die Klimavariabilität eine Gefahr für die Nahrungsmittelsicherheit darstellt, ist es dringend erforderlich, die molekularen und physiologischen Grundlagen der Widerstandsfähigkeit der Seerose zu entschlüsseln. Diese Studie stellt sich dieser Herausforderung und untersucht die Strategien, die es der Weißen Seerose ermöglichen, eisigen Temperaturen zu widerstehen.
Das Forschungsteam der Nanjing Agricultural University hat mit seinen Erkenntnissen einen wichtigen Meilenstein erreicht. veröffentlicht In Gartenbauforschung am 17. Februar 2024. Mithilfe eines integrierten multi-omischen Ansatzes bietet die Studie eine umfassende Analyse der Strategien der Weißen Seerose zur Anpassung an Kälte und stellt damit einen wahren Wissensschatz für die Agrarwissenschaften dar.
Die Kälteresistenz der Weißen Seerose ist ein Geflecht von Überlebensstrategien, darunter ein Zustand der Ökodormanz, der die Zellintegrität im Winter aufrechterhält. Zum Arsenal der Seerose gehören die Umverteilung von Ressourcen, morphologische Anpassungen zur Osmoregulation und verbesserte Antioxidantiensysteme, um Kältestress entgegenzuwirken.
Durch eine eingehende Untersuchung seines Transkriptoms, seiner Phytohormone und seines Metaboloms wurde ein für seine Kälteakklimatisierung zentrales Regulationsnetzwerk aufgedeckt, wobei der Stickstoffstoffwechsel und bestimmte Aminosäurewege eine entscheidende Rolle spielen.
Die Identifizierung von Metaboliten wie Myo-Inositol und L-Prolin als Schlüsselfaktoren für die Kältetoleranz sowie die faszinierende Unterverwendung ungesättigter Fettsäuren deuten auf neuartige Mechanismen der Temperaturregulierung hin.
Dr. Qijiang Jin, der leitende Autor der Studie, betont die Integration unterschiedlicher Daten als Eckpfeiler ihres innovativen Ansatzes. „Unsere Forschung beleuchtet nicht nur die Überlebenstaktiken der Weißen Seerose, sondern ebnet auch den Weg zur Verbesserung der Kälteresistenz bei Pflanzenarten.“
Die Ergebnisse der Studie bergen das Potenzial, eine neue Ära kältetoleranter Nutzpflanzen einzuläuten. Durch die Nutzung der Anpassungsstrategien der Weißen Seerose sind die Entwicklung neuartiger Züchtungstechniken und die Schaffung stressresistenter Pflanzensorten in Sicht.
Da der Klimawandel einen Schatten auf die Ernährungssicherheit wirft, könnten diese Erkenntnisse ein Hoffnungsschimmer für eine nachhaltige Landwirtschaft sein.
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Penghe Qiu et al., Multi-omische Analyse der Kälteresistenzmerkmale der Weißen Seerose, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae093