Biologen der Indiana University Bloomington haben gezeigt, dass die Oberflächen von Pflanzenblättern mit einer Vielzahl von RNA-Molekülen beschichtet sind. Der Befund legt nahe, dass die auf der Blattoberfläche vorhandene RNA eine Rolle bei der Gestaltung der mikrobiellen Gemeinschaften, die sie bewohnen, spielen könnte, was laut einer neuen Studie möglicherweise die Pflanzengesundheit und Interaktionen in ihrer Umgebung beeinflusst.
Die Studie lautete: „Verschiedene Pflanzen-RNAs bedecken Arabidopsis-Blätter und unterscheiden sich von apoplastischen RNAs.“ veröffentlicht 3. Januar 2025 im Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften. Die ersten Autoren sind Lucía Borniego und Meenu Singla-Rastogi, Postdoktoranden am Department of Biology der Indiana University am College of Arts and Sciences. Der leitende Autor ist Roger Innes, angesehener Professor für Biologie.
„Was uns an dieser Entdeckung am meisten begeistert, ist, dass sie darauf hinweist, dass Pflanzen ihre Mikrobiome teilweise kontrollieren können, indem sie die Genexpression in Mikroben mithilfe von königreichsübergreifender RNA-Interferenz, auch bekannt als RNAi, regulieren“, sagte Innes. „RNA-Interferenz ist eine bekannte Art der Genregulation, bei der Zellen die Expression eines Gens hemmen können, indem sie eine kleine RNA exprimieren, die eine Basenpaarung mit der RNA des Zielgens bilden kann. Diese Art der Genregulation scheint in nur wenigen Fällen aufzutreten.“ über alle lebenden Organismen, aber erst kürzlich wurde gezeigt, dass RNAs, die von einem Organismus produziert werden, von einem anderen Organismus aufgenommen werden können und dann Basenpaare mit RNAs im Empfängerorganismus bilden.
RNA ist extrem fragil und wird daher schnell abgebaut, wenn sie nicht geschützt ist. Die Studie liefert einige der ersten Beweise dafür, dass Pflanzen lebensfähige RNA auf die Oberfläche ihrer Blätter absondern können.
Die Studie fand heraus, dass auf Blattoberflächen reichlich RNAs vorhanden sind, die überraschend stabil sind. Die in der Arbeit präsentierten Daten legen nahe, dass diese Stabilität mit der Fähigkeit der RNA zusammenhängt, Kondensate mit Polysacchariden wie Pektin zu bilden. Durch die Entdeckung, dass Pflanzenblätter mit RNA beschichtet sind, zeigt diese Arbeit, dass die Mikroben, die die Blattoberflächen besiedeln, pflanzlicher RNA ausgesetzt sind und wahrscheinlich mit dieser RNA interagieren. Dies wiederum wirkt sich wahrscheinlich auf die Genexpression in diesen Mikroben aus, was sich darauf auswirken könnte, welche Mikroben auf den Blattoberflächen gedeihen.
„Die Manipulation mikrobieller Gemeinschaften durch Umwelt-RNA findet wahrscheinlich auch in unserem eigenen Darm statt, wobei die RNA von unseren Darmepithelzellen abgesondert wird“, sagte Innes. „Es ist auch durchaus möglich, dass RNA auf Blattoberflächen, etwa im Salat, unser eigenes Darmmikrobiom beeinflusst.“
Weitere Mitwirkende an der Arbeit waren Megha Hastantram Sampangi-Ramaiah und Hana Zand Karimi vom Department of Biology der Indiana University, Patricia Baldrich und Blake C. Meyers von der University of California-Davis sowie Madison McGregor vom Donald Danforth Plant Science Center.
Weitere Informationen:
M. Lucía Borniego et al., Diverse pflanzliche RNAs bedecken Arabidopsis-Blätter und unterscheiden sich von apoplastischen RNAs. Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2025). DOI: 10.1073/pnas.2409090121