Es ist allgemein bekannt, dass Pflanzen über eine fein abgestimmte Fähigkeit verfügen, Veränderungen in der Jahreszeit anhand der Menge an Tageslicht, der sie ausgesetzt sind, zu erkennen. Dennoch beobachteten Wissenschaftler vor mehr als einem Jahrhundert, dass Pflanzen manchmal während einer Jahreszeit wachsen und in einer anderen blühen. Der Großteil der Forschung in den darauffolgenden Jahrzehnten konzentrierte sich jedoch auf die saisonale Blüte und ließ diese klassische Beobachtung unberücksichtigt.
In einer neuen Studie greift ein von Yale geleitetes Forschungsteam die Idee auf, dass Wachstum und Blüte manchmal zu unterschiedlichen Jahreszeiten stattfinden, und fragt sich, ob diese beiden Phänomene daher möglicherweise durch separate molekulare Mechanismen innerhalb der Pflanzen gesteuert werden.
Die Antwort lautet: Ja, sie berichten im Journal vom 9. Februar Wissenschaft.
Zuvor hatten Forscher eine spezifische Genmutation identifiziert, die die Blüte behindern kann. Diese Entdeckung ermöglichte es Wissenschaftlern, die molekularen Veränderungen, die durch die Tageslänge ausgelöst werden, genau zu verfolgen und so Pflanzen zum Blühen zu bringen.
In der neuen Studie entdeckten Forscher spezifische genetische Mutationen, die das Wachstum unterdrücken, aber die Blütefähigkeit der Pflanze nicht beeinträchtigen. Die Studie wurde von Joshua Gendron, außerordentlicher Professor für Molekular-, Zell- und Entwicklungsbiologie an der Yale Faculty of Arts and Sciences, und dem Erstautor Qingqing Wang, einem Postdoktoranden in Gendrons Forschungslabor, geleitet.
Sie fanden dann heraus, dass molekulare Wege, die Blüte und Wachstum steuern, unterschiedlich sind.
Pflanzen produzieren Blumen basierend auf der Lichtmenge, die sie mit Fotorezeptoren wahrnehmen, ähnlich denen, die wir in unseren Augen finden. Das saisonale Wachstum wird jedoch durch die Zeitspanne bestimmt, in der die Photosynthese jeden Tag aktiv stattfindet, sagen die Forscher.
„Wir waren überrascht, dass Pflanzen an einem einzigen natürlichen Tag eine Blüte- und eine Wachstumssaison erleben können“, sagte Gendron. „Sie sind völlig voneinander getrennt, was bedeutet, dass Pflanzen zwei Jahreszeiten gleichzeitig erleben.“
In der landwirtschaftlichen Produktion ist es entscheidend zu verstehen, wann eine Pflanze wächst und blüht. Diese neuen Erkenntnisse bieten einen möglichen Weg, die Genetik zu nutzen, um das saisonale Wachstum wichtiger Nutzpflanzenarten zu verändern.
„Ein weiterer wichtiger Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit, das Wachstum von Pflanzenarten in Gewächshäusern durch kontrollierte Beleuchtung zu maximieren“, sagte Gendron. „Derzeit Energieverbrauch [related to these agricultural operations] ist für das Wachstum vieler Gewächshauskulturen limitierend.“
Mehr Informationen:
Qingqing Wang et al.: Pflanzen unterscheiden verschiedene Photoperioden, um saisonale Blüte und Wachstum unabhängig voneinander zu steuern. Wissenschaft (2024). DOI: 10.1126/science.adg9196