Neue Erkenntnisse zu Tomatenhormonen können den Gesamtertrag steigern

In einem Artikel veröffentlicht im Journal Verfahren der Nationalen Akademie der WissenschaftenForscher der Landwirtschaftshochschule Luiz de Queiroz (ESALQ-USP) der Universität von São Paulo in Brasilien beschreiben erstmals, wie Strigolactone, Pflanzenhormone, die vor mehreren Jahrzehnten entdeckt wurden, die Blüte und Fruchtbildung bei der Tomate (Solanum lycopersicum) steuern. Die Ergebnisse ihrer Studie weisen auf eine neue Möglichkeit zur Steuerung des Fruchtbildungszeitpunkts hin und könnten einen erheblichen Einfluss auf die Gesamterträge dieser Kulturpflanze haben.

Strigolactone sind eine aus Carotinoiden gewonnene, relativ neue Gruppe von Phytohormonen, die erst 2008 als solche identifiziert wurden. Ihre Bedeutung für die Entwicklung der Tomatenpflanze, ihre Stressreaktion und ihre Interaktion mit Mikroorganismen in der Rhizosphäre (dem Boden, in dem die Wurzeln wachsen) wurde in der wissenschaftlichen Literatur beschrieben, ihre Rolle im Reproduktionsprozess war jedoch bislang unbekannt.

In dieser neuen Studie konnten Wissenschaftler von ESALQ-USP diese Funktion nun nachweisen und mithilfe von Techniken wie Sequenzierung und Verarbeitung von mRNA-Daten, Gentranskriptquantifizierung durch qRT-PCR, Massenspektrometrie sowie statistischer und funktioneller Analyse genauer erklären.

Zu diesem Zweck analysierten und verglichen sie zwei Gruppen von Pflanzen: Eine Gruppe war gentechnisch verändert worden, um die Produktion von Strigolacton zu beeinträchtigen, während die andere Gruppe aus Pflanzen mit einer synthetischen Version des Phytohormons bestand. Sie fanden heraus, dass diese eine schnellere und bessere Blüte förderte und so mehr Früchte trug.

Darüber hinaus konnten die Forscher Details zur Funktionsweise des Mechanismus identifizieren.

„Wir haben gezeigt, dass Strigolactone die Blüte bei Tomaten steuern, indem sie den microRNA319-Signalweg und den Gibberellinspiegel regulieren. [regulators of plant growth and germination],“ sagte Fábio Tebaldi Silveira Nogueira, Co-Autor des Artikels und leitender Forscher des thematischen Projekts, zu dem die Studie gehörte. Er ist Forscher im Labor für Molekulargenetik der Pflanzenentwicklung in der Abteilung für Biowissenschaften der ESALQ-USP.

„Wenn der Strigolactonspiegel in Blättern und Meristemen steigt, neigt die Pflanze dazu, den Gibberellinspiegel zu senken und den Spiegel dieser Mikro-RNA zu erhöhen.“

Wirtschaftliches Interesse

Die von den Forschern erzielten Ergebnisse können direkte Auswirkungen auf die Bewirtschaftung und den Ertrag von Tomatenanbau haben.

„Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Pflanze in Gegenwart von Strigolacton leichter blüht und die Anzahl der Blüten und Früchte deutlich zunimmt. Das bedeutet, dass wir uns jetzt auf ein neuartiges Phytohormon verlassen können, um den Blütezeitpunkt zu steuern“, sagte Nogueira.

In den nächsten Schritten werde untersucht, ob andere Mikro-RNA-Wege und Hormone interagieren und die Entwicklung der Pflanze beeinflussen, wodurch sich Ertrag und Größe der Früchte erhöhen, fügte er hinzu. Die Forscher planen auch, die Auswirkungen von Strigolacton auf andere wirtschaftlich interessante Nutzpflanzen wie Sojabohnen und Mais zu testen.

Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern von StrigoLab durchgeführt, einem italienischen Startup-Unternehmen an der Universität Turin in Italien; mit dem Plant Stress Laboratory derselben Universität unter der Leitung von Francesca Cardinale, der Letztautorin der Studie; und mit dem Growth Regulator Laboratory der Palacký-Universität in Tschechien und dem Institut für experimentelle Botanik der Tschechischen Akademie der Wissenschaften.