Regenerierende Kalanchoë laxiflora in Gewebekultur. Diese Methode wurde entwickelt, um diese Modellsukkulente für die Forschung gezielt genetisch zu verändern.
Heike Lindner/Uni Bern
Mit dem entschlüsselten Mechanismus reguliert die Pflanze «Kalanchoe laxiflora» die Aufnahme von Kohlendioxid über die Blattoberfläche so fein, dass sie genug davon für die Photosynthese erhält, ohne dabei zu viel Wasser zu verlieren, wie die Universität Bern am Mittwoch mitteilte. Damit kann die Pflanze besonders wassersparend leben.
Spaltöffnungen
Um Kohlendioxid aus der Luft aufzunehmen, öffnen Pflanzen ihre Spaltöffnungen. Dabei verlieren sie aber auch Wasser. Die Forschenden konzentrierten sich bei ihrer am Mittwoch im Fachblatt «Science Advances» veröffentlichten Studie auf die Funktion des Proteins «Mute». Dieses wirke wie eine Art Gen-Schalter, der steuert, wie sich die Zellen der Spaltöffnung formen, erklärte die Universität.
Die neu etablierte, sukkulente Modellpflanze Kalanchoë laxiflora in voller Blüte. Die fleischigen Blätter ermöglichen Wasserspeicherung und eine spezielle, äusserst wassersparende Form der Photosynthese.
Heike Lindner/Uni Bern
Bei der Sukkulente «Kalanchoe laxiflora» treibt dieses Protein anders als bei anderen Pflanzen Zellteilungen an, aus denen Hilfszellen hervorgehen, die den Spaltöffnungen helfen, den Wasserverbrauch effizient zu regulieren. Die Funktion von «Mute» bei «Kalanchoe laxiflora» ähnelt derjenigen bei Gräsern, wo das Protein ebenfalls an der Bildung spezialisierter Hilfszellen beteiligt ist. Im Gegensatz zu Sukkulenten schliessen Gräser ihre Spaltöffnungen tagsüber nicht, jedoch sind diese auch gut an Wasserstress angepasst.
Dass «Mute» bei Sukkulenten und Gräsern diese neue Funktion übernommen hat, interpretieren die Forschenden als starkes Indiz dafür, dass dieser Gen-Schalter die Vielfalt der Formen von Spaltöffnungen ermöglicht und so zur direkten Anpassung an Lebensräume und Wasserverfügbarkeit beiträgt.
Potenzial für die Landwirtschaft
Die Forschenden sehen in dieser Entdeckung Potenzial für die Landwirtschaft. Wenn klar sei, welche Gene und Zelltypen sukkulentes und somit wassersparendes Pflanzenleben ermöglichen, könnten Züchtung und Biotechnologie gezielt darauf hinarbeiten, ähnliche Eigenschaften in Kulturpflanzen wie Getreide, Gemüse oder Futterpflanzen einzuführen oder zu verstärken.
«Wenn wir diese Prozesse verstehen, könnten sukkulente Systeme in Nutzpflanzen etabliert werden», sagte Heike Lindner, Ko-Erstautorin der Studie, laut der Mitteilung. «Langfristig könnten so die Lektionen, die wir von Sukkulenten lernen, zu robusteren, an Trockenheit angepasste Sorten führen, die in der Zeit der Klimakrise einen wichtigen Beitrag zur globalen Ernährungssicherheit leisten und gleichzeitig helfen, Wasserressourcen zu schonen».
