Eine hochmoderne Studie beleuchtet die komplexen Mechanismen der Resistenz von Rosenpflanzen gegen Salzstress, ein kritisches Problem für die globale Landwirtschaft. Die Forschung identifiziert den Phenylpropan-Stoffwechselweg, insbesondere Flavonoide, als Schlüssel zu dieser Toleranz und bietet Einblicke in mögliche genetische Veränderungen, damit Nutzpflanzen unter salzhaltigen Bedingungen gedeihen.
Salzstress stellt weltweit eine große Herausforderung für die Pflanzenproduktion dar, insbesondere im Rosenanbau. Salzstress kann das Pflanzenwachstum stark hemmen, die Blütenqualität beeinträchtigen und wirtschaftliche Verluste verursachen.
Rosen werden nicht nur wegen ihrer dekorativen Wirkung geschätzt, sondern auch wegen ihrer bioaktiven Substanzen, die in Kosmetika und Medikamenten verwendet werden. Aufgrund dieser Herausforderungen müssen die Mechanismen der Salztoleranz bei Rosen erforscht werden, um ihre Widerstandsfähigkeit und ihr wirtschaftliches Potenzial zu verbessern. Aufgrund dieser Herausforderungen müssen die Mechanismen der Salztoleranz bei Rosen eingehend erforscht werden.
Ein Team der China Agricultural University hat in Zusammenarbeit mit der Yunnan Academy of Agricultural Sciences und LVMH Recherche eine umfassende Multi-Omics-Studie zur Salztoleranz zweier Rosensorten durchgeführt, Rosa hybrida cv. Jardin de Granville (JDG) und Rosa damascena Mill. (DMS).
Der Forschungveröffentlicht in Gartenbauforschung untersucht die metabolischen und molekularen Reaktionen dieser Sorten auf Salzstress. Die Studie unterstreicht die Bedeutung der Phenylpropan- und Flavonoidwege bei der Verbesserung der Salztoleranz und bietet neue Perspektiven für die Entwicklung salzresistenter Rosensorten.
Im Rahmen der Studie wurden Rosenpflanzen der Gattung JDG und DMS zwei Wochen lang mit 400 mM NaCl behandelt, um ihre Reaktionen auf Salzstress zu untersuchen. JDG zeigte eine höhere Toleranz und nur leichtes Welken, während DMS schwere Blattschäden aufwies.
Die Metabolomprofilierung ergab in beiden Sorten signifikante Veränderungen der Phenolsäure-, Lipid- und Flavonoidmetabolitwerte unter Salzstress. Die Proteomanalyse ergab eine Anreicherung der Flavon- und Flavonolwege in JDG, und die RNA-Sequenzierung deutete darauf hin, dass Salzstress den Primärstoffwechsel in DMS und den Sekundärstoffwechsel in JDG beeinflusste.
Die Integration dieser Datensätze zeigte, dass der Phenylpropanweg, insbesondere der Flavonoidweg, unter Salzstress stark verstärkt wird.
Die Studie identifizierte auch Chalkonsynthase 1 (CHS1) und den Transkriptionsfaktor bHLH74, der die CHS1-Expression hemmt, als Schlüsselkomponenten der Flavonoidbiosynthese. Diese Erkenntnisse legen nahe, dass der Flavonoidstoffwechsel für die Salztoleranz von JDG entscheidend ist und eine biochemische Grundlage für seine Widerstandsfähigkeit bietet.
Dr. Xiaofeng Zhou, der korrespondierende Autor, sagte: „Unsere Forschung bietet ein umfassendes Verständnis der metabolischen und molekularen Mechanismen, die der Salztoleranz bei Rosen zugrunde liegen. Indem wir Schlüsselwege und regulatorische Gene identifizieren, können wir neue Strategien entwickeln, um salztolerante Rosensorten zu züchten und so ein besseres Wachstum und eine bessere Produktivität in salzhaltigen Umgebungen sicherzustellen.“
Die Erkenntnisse aus dieser Studie haben erhebliche Auswirkungen auf die Gartenbauindustrie, insbesondere in Regionen, die von Bodenversalzung betroffen sind.
Durch ein besseres Verständnis der Stoffwechselwege, die an der Salztoleranz beteiligt sind, können Züchter neue Rosensorten entwickeln, die widerstandsfähiger gegen Salzstress sind. Dies sorgt nicht nur für besseres Pflanzenwachstum und bessere Blütenqualität, sondern steigert auch den wirtschaftlichen Wert von Rosen in der Kosmetik- und Medizinindustrie, in der bioaktive Verbindungen eine entscheidende Rolle spielen.
Mehr Informationen:
Haoran Ren et al., Multi-Omics-Analyse enthüllt wichtige regulatorische Abwehrwege und Gene, die an der Salztoleranz von Rosenpflanzen beteiligt sind, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae068