Entdeckung ist der Schlüssel zur Schaffung hitzebeständiger Pflanzen

Entdeckung ist der Schlüssel zur Schaffung hitzebeständiger Pflanzen

Vergleich der Wildtyp-Temperaturmesspflanze mit einer Mutante, die unempfindlich ist, und einer dritten Pflanze, die ein zweites Mal mutiert wurde, um die Temperaturempfindlichkeit wiederzugewinnen. Bildnachweis: Meng Chen / UCR

Bis 2050 könnte die globale Erwärmung die Ernteerträge um ein Drittel senken. UC Riverside-Forscher haben ein Gen identifiziert, das den Geist wieder in die Flasche stecken könnte.

Wärmeren Temperaturen signalisieren den Pflanzen, dass der Sommer kommt. Da sie weniger Wasser erwarten, blühen sie früh und haben dann nicht die Energie, mehr Samen zu produzieren, sodass die Ernteerträge niedriger sind. Dies ist problematisch, da die Weltbevölkerung voraussichtlich auf 10 Milliarden ansteigen wird und viel weniger Lebensmittel zu essen sind.

„Wir brauchen Pflanzen, die wärmeren Temperaturen standhalten, eine längere Blütezeit und eine längere Wachstumsphase haben“, sagte Meng Chen, Professor für Botanik und Pflanzenwissenschaften an der UCR. „Um jedoch die Temperaturreaktionen der Pflanzen ändern zu können, muss man zuerst verstehen, wie sie funktionieren. Deshalb ist es so wichtig, dieses Gen zu identifizieren, das die Wärmeantwort ermöglicht.“

Die Arbeit, die Chen und seine Kollegen geleistet haben, um das Wärmeerfassungsgen aufzudecken, wurde diese Woche im Journal veröffentlicht Naturkommunikation. Es ist das zweite Gen, das an der Temperaturmessung beteiligt ist.

Sie lokalisierten das erste Gen, genannt HEMERA, vor zwei Jahren. Dann machten sie ein Experiment, um zu sehen, ob sie andere Gene identifizieren konnten, die an der Steuerung des Temperaturerfassungsprozesses beteiligt sind.

Normalerweise reagieren Pflanzen auf Wetterverschiebungen von nur wenigen Grad. Für dieses Experiment begann das Team mit einer mutierten Arabidopsis-Pflanze, die völlig unempfindlich gegen Temperatur war, und modifizierte sie, um wieder reaktiv zu werden.

Die Untersuchung der Gene dieser doppelt mutierten Pflanze ergab das neue Gen RCB, dessen Produkte eng mit HEMERA zusammenarbeiten, um die Wärmeerfassungsfunktion zu stabilisieren. „Wenn Sie eines der Gene ausschalten, ist Ihre Pflanze nicht mehr temperaturempfindlich“, sagte Chen.

Sowohl HEMERA als auch RCB müssen die Häufigkeit einer Gruppe von Master-Genregulatoren regulieren, die mehrere Funktionen erfüllen, sowohl auf Temperatur als auch auf Licht reagieren und Pflanzen grün werden lassen. Diese Proteine ​​sind auf zwei verschiedene Teile von Pflanzenzellen verteilt, den Zellkern sowie Organellen, die als Chloroplasten bezeichnet werden.

In Zukunft wird sich sein Labor darauf konzentrieren, zu verstehen, wie diese beiden Teile der Zelle kommunizieren und zusammenarbeiten, um Wachstum, Begrünung, Blüte und andere Funktionen zu erreichen.

„Wenn Sie Licht oder Temperatur ändern, ändern Gene sowohl im Zellkern als auch in den Chloroplasten ihre Expression. Wir glauben, dass HEMERA und RCB daran beteiligt sind, die Genexpression zwischen diesen beiden Zellkompartimenten zu koordinieren“, sagte Chen.

Letztendlich ist es das Ziel, das Temperaturverhalten ändern zu können, um die Zukunft unserer Lebensmittelversorgung zu sichern.

„Wir waren begeistert, dieses zweite Gen zu finden“, sagte Chen. „Es ist ein neues Puzzleteil. Sobald wir verstanden haben, wie alles funktioniert, können wir es modifizieren und den Pflanzen helfen, besser mit dem Klimawandel umzugehen.“


Weiter erforschen

Wissenschaftler identifizieren, wie Pflanzen die Temperatur erfassen


Mehr Informationen:
Naturkommunikation (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-22313-x

Journalinformationen:
Naturkommunikation

Bereitgestellt von der University of California – Riverside

Zitat: Entdeckung ist der Schlüssel zur Schaffung hitzebeständiger Pflanzen (2021, 6. April), die am 6. April 2021 von https://phys.org/news/2021-04-discovery-key-heat-tolerant-crops.html abgerufen wurden

Dieses Dokument unterliegt dem Urheberrecht. Abgesehen von fairen Geschäften zum Zwecke des privaten Studiums oder der Forschung darf kein Teil ohne schriftliche Genehmigung reproduziert werden. Der Inhalt wird nur zu Informationszwecken bereitgestellt.

Bereitgestellt von der University of California – Riverside

This website uses cookies to improve your experience. We'll assume you're ok with this, but you can opt-out if you wish. Accept Read More

Privacy & Cookies Policy