Kleine Pflanzen, die große Geheimnisse offenbaren

Zwei kürzlich von einem Forschungsteam um Professor Juan Carlos Villarreal von der Universität Laval veröffentlichte Studien zeigen, dass bescheidene, wenig bekannte Pflanzen wertvolles Grundlagenwissen über die Entwicklung des Lebens auf der Erde liefern und Innovationen anregen können, die eine Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion ermöglichen.

Bei den betreffenden Pflanzen handelt es sich um Hornkrautgewächse, eine Gruppe, die mit den ersten Pflanzen verwandt ist, die vor 500 Millionen Jahren die aquatische Umwelt verließen, um sich auf dem Trockenen niederzulassen. „Hornkraut weist auch heute noch Eigenschaften auf, die bei Algen vorhanden sind, bei anderen Landpflanzen jedoch nicht zu finden sind“, betont Juan Carlos Villarreal, Professor am Fachbereich Biologie, Mitglied des Instituts für Integrative Biologie und Systeme und Kurator des Louis -Marie Herbarium an der Universität Laval.

Bisher haben Wissenschaftler weltweit 223 Hornkrautarten identifiziert, aber da sie kaum erforscht sind, wäre dies eine Unterschätzung, gibt der Forscher an. In Quebec sind vier Hornkrautarten beheimatet, deren Populationen, die sich im Süden Quebecs konzentrieren, nicht sehr zahlreich sind.

Mit dem Team von Professor Fay-Wei Li von der Cornell University untersuchte Professor Villarreal die Genome von zehn Arten, die zu verschiedenen Hornkrautfamilien gehören, um besser zu verstehen, wie sie sich von ihrem gemeinsamen Vorfahren entwickelt haben. Diese zehn Arten trennten sich vor 300 Millionen Jahren, aber im Gegensatz zu mehreren anderen Gruppen von Landpflanzen blieben ihre Chromosomen überraschend stabil, berichtet dieses Team Naturpflanzen.

„Andererseits haben sie akzessorische Chromosomen entwickelt, die zwar nicht überlebenswichtig sind, ihnen aber gewisse Vorteile verschaffen.“ Diese akzessorischen Chromosomen entwickeln sich schnell und unterscheiden sich zwischen Individuen und sogar zwischen verschiedenen Teilen derselben Pflanze“, betont Professor Villarreal.

In einer anderen Studie veröffentlicht von NaturpflanzenDas Forscherteam interessierte sich für Strukturen, die nur in Algen und Hornkraut vorkommen. Diese als Pyrenoide bezeichneten Strukturen enthalten Enzyme, die CO einfangen₂ und wandeln es bei der Photosynthese in pflanzliche Biomasse um.

„Anthozeroten verfügen über einen Mechanismus, der es ihnen ermöglicht, CO zu konzentrieren₂ in ihren Pyrenoiden, was die Effizienz der Photosynthese im Vergleich zu anderen Pflanzen um 60 % steigert, betont Juan Carlos Villarreal. Das Team von Professor Li versucht, diese Pyrenoide in das Genom landwirtschaftlicher Pflanzen zu integrieren, um deren Produktivität zu steigern. In diesem Bereich dürfte es innerhalb von fünf Jahren erhebliche Fortschritte geben.“

In der Pflanzenforschung gibt es eine starke Tendenz zu Gefäßpflanzen, die über Wurzeln und leitende Gefäße verfügen, die die Zirkulation des Saftes gewährleisten, bemerkt Professor Villarreal. „Wissenschaftler investieren viel Zeit und Energie in die Erforschung von Gefäßpflanzen. Umgekehrt werden bescheidene und uncharismatische Pflanzen wie Hornkraut, Moos und Leberblümchen vernachlässigt, insbesondere weil es schwierig ist, finanzielle Mittel für deren Erforschung zu erhalten.

Er argumentiert jedoch, dass es diesen Pflanzen gelingt, in den unwirtlichsten Umgebungen der Erde zu wachsen, dass sie eine Schlüsselrolle im Kreislauf der Elemente spielen, insbesondere im Kohlenstoffkreislauf, und dass sie uns helfen könnten, die Evolution besser zu verstehen. des Lebens auf der Erde. Schließlich könnten uns ihre Besonderheiten zu ungeahnten Anwendungen inspirieren. „Es ist Zeit, dem Chauvinismus in der Pflanzenforschung ein Ende zu setzen. „Indem wir unseren Horizont um Horn-, Moos- und Leberblümchen erweitern, beschreiten wir einen Weg, der uns zu einem umfassenderen Verständnis des Pflanzenreichs führen wird.“