Alpine Lebensräume stellen extreme Herausforderungen dar, darunter niedrige Temperaturen, hohe UV-Strahlung und begrenzte Sauerstoffwerte, die einzigartige Anpassungen von den Pflanzen erfordern, die diese Regionen bewohnen. Trotz ihrer ökologischen Bedeutung sind die genetischen Mechanismen, die diesen Anpassungen zugrunde liegen, noch nicht gut verstanden.
Die Untersuchung dieser Mechanismen ist von entscheidender Bedeutung, da sie Erkenntnisse über die Widerstandsfähigkeit und Überlebensstrategien von Pflanzen unter Umweltbelastungen liefern kann. Aufgrund dieser Herausforderungen ist es unerlässlich, eingehende Forschungen durchzuführen, um die genetischen und physiologischen Anpassungen aufzudecken, die das Überleben von Pflanzen unter solch harten Bedingungen ermöglichen.
Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und anderer Institutionen haben eine Studie am 1. Mai 2024 in Gartenbauforschungdie die genomischen Anpassungen der Alpenpflanze Triplostegia glandulifera enthüllt. Die Studie bietet eine umfassende Analyse, wie diese Pflanze mit den harten Bedingungen hochgelegener Umgebungen zurechtkommt.
Die Studie präsentiert eine detaillierte Genomzusammenstellung von T. glandulifera und vergleicht sie mit der Tieflandart Lonicera japonica. Die Forscher entdeckten bei T. glandulifera eine Verdoppelung des gesamten Genoms, die die Anzahl der kältebezogenen Gene erhöhte und die Fähigkeit der Pflanze verbesserte, Kältestress zu widerstehen. Es wurde festgestellt, dass Schlüsselgene wie CBFs und LEAs bei T. glandulifera stark exprimiert sind und eine entscheidende Rolle bei der Kältetoleranz spielen.
Darüber hinaus stellte die Studie eine konvergente Reduktion von Krankheitsresistenzgenen bei alpinen Pflanzen fest, was auf eine Energiesparstrategie in Umgebungen mit weniger Krankheitserregern hindeutet. Diese Reduktion immunbezogener Gene spiegelt eine Anpassung an den alpinen Lebensraum wider, in dem Energieeinsparung überlebenswichtig ist. Insgesamt liefert die Forschung wertvolle Einblicke in die genetische Grundlage der alpinen Anpassung und bietet potenzielle Anwendungsmöglichkeiten zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Pflanzen in extremen Umgebungen.
Dr. Zhi-Duan Chen, ein führender Wissenschaftler auf dem Gebiet der Pflanzengenomik, bemerkte: „Diese Forschung bietet beispiellose Einblicke in die genetischen Anpassungen alpiner Pflanzen. Das Verständnis dieser Mechanismen ist für den Schutz dieser Arten von entscheidender Bedeutung und könnte die landwirtschaftliche Praxis in schwierigen Umgebungen verbessern.“
Die Erkenntnisse aus dieser Studie könnten die Schutzstrategien für Alpenpflanzen, die besonders anfällig für den Klimawandel sind, erheblich beeinflussen. Durch die Identifizierung wichtiger Gene, die an der Stresstoleranz beteiligt sind, können Forscher neue Ansätze entwickeln, um die Widerstandsfähigkeit von Nutzpflanzen in extremen Umgebungen zu verbessern. Darüber hinaus kann dieses Wissen zum Anbau und zur Erhaltung von Heilpflanzen wie T. glandulifera beitragen und so ihre Verfügbarkeit für zukünftige Generationen sicherstellen.
Mehr Informationen:
Jian Zhang et al., Umgang mit alpinen Lebensräumen: genomische Einblicke in die Anpassungsstrategien von Triplostegia glandulifera (Caprifoliaceae), Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae077