Landpflanzen haben Strategien entwickelt, um mit suboptimalen Bedingungen umzugehen. Die Speicherung nichtstruktureller Ressourcen ist eine dieser Strategien. Nichtstrukturelle Kohlenhydrate (NSCs) von Pflanzen sind in erster Linie Zucker und Stärke und wurden ausführlich untersucht, um besser zu verstehen, wie Pflanzen ihre Produktivität aufrechterhalten und sich von Stress erholen. Die meisten Pflanzen verwenden Stärke zur Speicherung und Saccharose zum Transport von NSCs, aber einige Arten sind für diese Funktionen auch auf Oligosaccharide angewiesen
Eine aktuelle Studie untersucht die Kohlenhydratzusammensetzung in den Stängeln zweier Palmfarnarten und bringt wichtige Erkenntnisse zutage, die unser Verständnis dieser alten Pflanzen vertiefen. Die Forschung konzentriert sich auf die Beurteilung der Häufigkeit und Art der in den Stängeln gespeicherten Kohlenhydrate und trägt so zum Wissen darüber bei, wie Palmfarne in ihren natürlichen Lebensräumen mit der Energiespeicherung und Widerstandsfähigkeit umgehen.
Das Papier ist veröffentlicht im Tagebuch HortScience.
Cycads, bekannt für ihre primitiven Merkmale und ihr langsames Wachstum, gehören zu den ältesten Pflanzenarten, die heute noch leben. Die Studie untersuchte zwei Arten und legte dabei besonderes Augenmerk auf die Stängel, die als primäres Speicherorgan für Kohlenhydrate dienen. Durch fortschrittliche Analysetechniken quantifizierten die Forscher die Arten und Mengen an Kohlenhydraten, einschließlich Zucker und Stärke, in den Stämmen dieser Arten.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Palmfarne ein einzigartiges Kohlenhydratprofil besitzen, das eine entscheidende Rolle für ihr Überleben spielen könnte, insbesondere unter schwierigen Umweltbedingungen. Durch die Speicherung erheblicher Mengen an Kohlenhydraten können Palmfarne ihre Stoffwechselfunktionen in Stressphasen wie Dürre oder Nährstoffmangel aufrechterhalten. Die Ergebnisse der Studie eröffnen neue Wege für die weitere Erforschung der evolutionären Anpassungen von Palmfarnen und wie es diesen Pflanzen gelungen ist, über Millionen von Jahren dramatische Klimaveränderungen und Ökosystemveränderungen zu überleben.
Die Quantifizierung des vorhandenen Zuckerpools ist nützlich für die Untersuchung von Zuckerspeicherkomponenten, nicht jedoch für die Bestimmung kurzlebiger Zuckerbeziehungen. Beispielsweise war Stachyose in diesen Cycad-Stängeln reichlich vorhanden und jede Stachyose erforderte die vorherige Biosynthese von Galactose, aber der freie Galactose-Pool war vernachlässigbar. Diese Studie zeigt, dass ein experimenteller Ansatz, der den Monosaccharid-Pool quantifiziert, ohne auch den Oligosaccharid-Pool zu quantifizieren, die Galaktosesynthese dieser Palmfarnpflanzen unterschätzen würde.
Um Informationen über den Gartenbau und die Erhaltung von Palmfarnen zu erhalten, ist ein besseres Verständnis der NSC-Beziehungen zwischen Palmfarnen erforderlich. Beispielsweise führte das Wachstum von Cycas micronesica-Blättern und männlichen Zapfen zu einem Rückgang der Stängel-NSCs, was den Einsatz dieser Stängel-NSCs zur Unterstützung der anspruchsvollen Senkenaktivität verdeutlicht. Dieses Konzept wurde bei der historischen Stärkeextraktion aus C. revoluta-Stängeln ausgenutzt, da die Ernte so geplant wurde, dass sie unmittelbar vor einem neuen Blattwachstum erfolgte. Invasionen in der Größenordnung von Aulacaspis yasumatsui Takagi haben dem internationalen Handel mit Cycad-Gartenbau irreparablen Schaden zugefügt, und ein Rückgang der NSCs von C. revoluta korrelierte mit der Dauer des A. yasumatsui-Befalls.
Die Ergebnisse der Studie eröffnen neue Wege für die weitere Erforschung der evolutionären Anpassungen von Palmfarnen und wie es diesen Pflanzen gelungen ist, über Millionen von Jahren dramatische Klimaveränderungen und Ökosystemveränderungen zu überleben.
Weitere Informationen:
Thomas E. Marler, Stammkohlenhydrate und zufällige Wurzelbildung von Cycas micronesica nach Aulacaspis yasumatsui-Befall, HortScience (2018). DOI: 10.21273/HORTSCI13170-18