An zwou Publikatiounen beschreiwen Utrecht Biologen an international Kollegen Prozesser, déi vu Planze benotzt gi fir sech un d'Wärmt unzepassen. D'Entdeckunge bidden Abléck a wéi Planzen optimal funktionnéieren ënner suboptimalen héijen Temperaturen. Et kéint och e Schrëtt fir de Wuesstum vu Planze ginn a se méi resistent géint d'Äerderwiermung maachen. D'Fuerscher verëffentlechen hir Resultater am The Plant Journal an Nature Communications.
Äisbieren an der Wüst
Awer vill Planzenaarten hu Weeër entwéckelt fir mat héijer Temperaturen ëmzegoen. "Am Géigesaz zu den Déieren, kënne vill Planzen hir Kierperform als Äntwert op Hëtzt an aner Ëmweltfaktoren upassen", seet de Fuerscher Martijn van Zanten, dee mat der Uni Utrecht verbonnen ass a béid Publikatioune bäigedroen huet. “Déieren sinn eng ganz aner Geschicht. Einfach ausgedréckt, wann Dir e Polarbier an der Wüst placéiert, wäert et nach ëmmer wéi e Polarbier mat engem décke Pelzmantel ausgesinn. Awer wann eng Planz a méi waarme Konditioune wiisst, da passt se hir Kierperform deementspriechend un. Op dës Manéier probéiert d'Planz optimal ënner dëse manner gënschtege Konditiounen ze funktionéieren. "
Vu kompakter bis oppener Planzform
Vill Planzenaarten kënnen d'Form vun hire Stengelen a Blieder upassen, fir se méi resistent géint héich Temperaturen ze maachen. Dëst ass och richteg fir Thale Kress (Arabidopsis thaliana), vu ville Planzbiologen als hir Liiblingsplanzmodell ugesinn. A kale Konditioune sinn dës Planzen kompakt an hunn hir Blieder no beim Buedem. Wann d'Temperature klammen, kréien se eng méi oppen Haltung. Blieder, zum Beispill, gi méi oprecht. Dëst reduzéiert déi direkt Stralung vun der Sonn staark. Zousätzlech wäerte d'Bliederstengelen ausdehnen, sou datt méi Wand duerch d'Blieder passéiert an d'Hëtzt verdreift.
Gewënschten an ongewollt Strecken
Awer a Kulturen a (geschniddene) Blummen ass dës Zort Stretching dacks ongewollt. Wënzer wëllen dës Ännerunge kontrolléieren, well d'Stretchung kann d'Produktqualitéit behënneren. “Awer zur selwechter Zäit ass Adaptatioun noutwendeg fir Kulturen méi resistent géint déi méi héich Temperaturen ze maachen déi duerch de Klimawandel entstinn. Dat ass gebraucht fir d'Produktioun méi laangfristeg z'erhalen ", seet de Van Zanten.
Planzen méi klimatolerant maachen
"Vill kultivéiert Kulturen hunn d'Fäegkeet verluer gutt op méi héich Temperaturen ze reagéieren", seet de Van Zanten. "A verschiddene Kulturen ass se wärend dem Domestizéierung an dem Zuchtprozess verschwonnen, well Ziichter haaptsächlech op aner Eegeschafte fokusséiert hunn."
Mat Klimawandel, déi d'Temperaturen eropsetzen, seet de Van Zanten datt et e wuessende Besoin ass fir Planzen méi klimatolerant ze maachen. “Dëst erfuerdert Wësse wéi d'Planzen mat héijer Temperaturen eens ginn. Wéi konvertéiere se d'Temperatursignaler déi se a Wuesstumsadaptatioune kréien? Fuerschung vun de molekulare Mechanismen duerch déi Planzen sech der suboptimaler Temperatur upassen, erlaabt Tools fir d'Architektur vu Kulturen duerch Zucht unzepassen. "
Molekulare Mechanismus schalt op Hëtzthaltung
Thale Kresseplanzen, déi sech net méi u méi héich Temperaturen upassen, erschéngen dës Fäegkeet erëm, wa se a bestëmmte Chemikalien ausgesat sinn. Dëst gouf entdeckt vun engem internationale Fuerscherteam gefouert vum Van Zanten. D'Team huet eng grouss Zuel vu Substanzen op engem Thale Kressmutant getest, deen net méi op héijen Temperaturen upasst. Si hunn e Molekül fonnt dat d'Adaptatioun op héijer Temperatur bei jonke Planze 'schalt' kann, och bei niddregen Temperaturen.
D'Fuerscher nennen dës Verbindung 'Heatin'. Duerch chemesch Modifikatioun vum Molekül an duerno studéiert wéi eng Proteine sech un d'Heizung kënne bannen, hu se eng Grupp vu Proteine genannt Nitrilasen fonnt. Déi identifizéiert Ënnergrupp ass bekannt nëmme bei Kabelen an ähnleche Spezies, inklusiv Thale Kress, virzegoen.
Zesumme mat enger Planzzuchtfirma hunn d'Biologen erausfonnt datt wierklech Kabeszorten op Heizung reagéieren. Si hunn och entdeckt datt d'Nitrilasen fir Adaptatioun op héijer Temperatur erfuerderlech sinn, wahrscheinlech well se d'Produktioun vum bekannte Wuesstemhormon Auxin erméiglechen. D'Fuerscher hunn dës Entdeckung am The Plant Journal verëffentlecht.
Neie Wee fir Héichtemperaturadaptatioun
D'Publikatioun vun den Heatin Resultater fällt mat enger anerer Publikatioun, haut an der Nature Communications. Dës Fuerschung gouf vu Wëssenschaftler am VIB Institut an der Belsch geleet, mam Van Zanten war och involvéiert. D'Team huet e fréier onbeschriwwenen Protein entdeckt dat de Wee reguléiert wéi Planzen sech an e méi waarmt Ëmfeld upassen. D'Protein gouf MAP4K4 / TOT3 genannt, mat TOT dat heescht Zil vun der Temperatur.
Bemierkenswäert ass den TOT3-ugedriwwe Prozess gréisstendeels onofhängeg vun allen anere Signalweeër, déi Biologen bis elo mat der Wärmeadaptatioun a Planzen verlinkt hunn. Zousätzlech schéngen d'Adaptatiounen duerch TOT3 net ofhängeg vun der Quantitéit an der Zesummesetzung vum Liicht déi op enger Planz blénkt.
Van Zanten: „Et gëtt vill Iwwerlappungen an de molekulare Mechanismen, duerch déi Planzen de Wuesstum un déi verännerte Liichtkompositioun an un héich Temperatur upassen. Mat TOT3 hu mir elo e Faktor mat der Hand, mat deem mir de Wuesstem ënner héijen Temperaturen kënne kontrolléieren, ouni d'Art a Weis wéi d'Planz mam Liicht ëmgeet, ze stéieren. "
Breet Uwendungen
"Wat et nach méi interessant mécht", seet de Van Zanten, "ass datt TOT3 eng ähnlech Roll bei der Wuesstumsadaptatioun ënner héijer Temperatur a béid Thalkress an am Weess spillt. Déi zwou Aarte si genetesch ganz vunenee getrennt. Also dat bitt e grousst Potential fir breet Uwendungen. “
Alternativ zu Wuesstumsinhibitoren
Schlussendlech kënnen d'Entdeckunge vum TOT3 an d'Roll vun Nitrilasen hëllefe fir weider genuch Kulturen ze wuessen, och wann d'Temperature wéinst dem Klimawandel eropgoen. D'Entdeckunge bidden och Méiglechkeeten Alternativen zu Chemikalien z'entwéckelen, déi elo dacks benotzt gi fir de Wuesstum vun de Planzen. Als Beispill nennt de Van Zanten geschnidde Blummen, déi ganz staark op Temperaturschwankunge reagéieren. Am Blummenbau ginn dofir vill Wuesstumsinhibitoren benotzt fir d'Planzen schéin a kompakt ze halen.
"De Moment wou Dir Tulp kaaft, zum Beispill, hunn se nach ëmmer e flotte kuerze Stamm", seet de Van Zanten. “Awer no e puer Deeg an Ärem Heem, hänken se iwwer de Rand vun der Vase. Déi méi héich Indoor Temperaturen verursaachen d'Planzen ze strecken, a féieren se schliisslech ze schlappen a béien. Mir hoffen datt dat neit Wësse wäert zur Auswiel vun neie Blummenvariatioune bäidroen déi sech manner ënner héijen Temperaturen strecken. Op dës Manéier kënne mir d'Benotzung vu schiedleche Wuesstumsinhibitoren reduzéieren. "
Fir méi Informatiounen:
Universitéit Utrecht
www.uu.nl