Eine neue Studie zeigt, wie Pflanzen spezifische Chemien ihres Lignins „kodieren“, um inmitten von Klimaveränderungen groß zu werden: Jede Pflanzenzelle verwendet unterschiedliche Kombinationen der Enzyme LACCASEs, um spezifische Ligninchemien zu erzeugen. Diese Ergebnisse können sowohl in der Land- als auch in der Forstwirtschaft genutzt werden, um Pflanzen mit der besten Chemie auszuwählen, um den klimatischen Herausforderungen standzuhalten.
Lignin ist eine wichtige Kohlenstoffsenke für die Umwelt, da es etwa 30 % des gesamten Kohlenstoffs auf der Erde speichert. Es ermöglicht den Pflanzen zu hydrieren und enorme Höhen von bis zu 100 Metern zu erreichen; Ohne Lignin könnten Pflanzen weder wachsen noch Klimaänderungen überleben. Auf Zellebene passt spezifische Ligninchemie die mechanische Festigkeit und Wasserdichtigkeit an, um das Pflanzenwachstum und -überleben zu unterstützen.
Wissenschaftler der Universität Stockholm haben kürzlich gezeigt, dass Lignin einen chemischen „Code“ hat, der auf Zellebene angepasst ist, um verschiedene Aufgaben in Pflanzen zu erfüllen. Wie jede Zelle eine spezifische Ligninchemie „kodiert“, blieb jedoch unbekannt.
Forscher am Institut für Ökologie, Umwelt und Botanik (DEEP) der Universität Stockholm unter der Leitung von Edouard Pesquet, außerordentlicher Professor für molekulare Pflanzenphysiologie und leitender Autor der Studie, haben gerade gezeigt, dass jede Zelle verschiedene Enzyme namens LACCASEs verwendet, um ihre Lignin „chemischer Code“, um Belastungen wie Trockenheit oder Wind standzuhalten.
Die Studie zeigt schließlich, wie Lignin in jeder Pflanzenzelle auf Nanometerebene räumlich kontrolliert wird. Die Erkenntnisse könnten sowohl in der Land- als auch in der Forstwirtschaft genutzt werden, um Pflanzen mit einer Ligninchemie auszuwählen, die zukünftigen Klimaherausforderungen besser standhalten.
„Die Kontrolle der Ligninchemie auf Zellebene ist letztendlich der Mechanismus, der es Pflanzen ermöglicht, zu wachsen, zu hydratisieren und Stress durch den Klimawandel zu widerstehen. Diese Ergebnisse zeigen schließlich, wie die Ligninchemie kontrolliert wird, und eröffnen große Möglichkeiten, Pflanzen nach ihrem Lignincode auszuwählen, um die Ernte zu verbessern und Bäume resistent gegen Probleme mit der Wasserverfügbarkeit“, sagt Edouard Pesquet.
Die Forschung ist veröffentlicht in Die Pflanzenzelle Tagebuch.
Mehr Informationen:
Leonard Blaschek et al., Unterschiedliche Kombinationen von Laccase-Paralogen steuern nichtredundant die Menge und Zusammensetzung von Lignin in bestimmten Zelltypen und Zellwandschichten in Arabidopsis, Die Pflanzenzelle (2022). DOI: 10.1093/plcell/koac344