Wie Pflanzen Stress abbauen Braunschweiger Forscher*innen entdecken neuen Hormon-Signalweg

Ein Team von Pflanzenbiolog*innen an der Technischen Universität Braunschweig und des Julius Kühn-Instituts Braunschweig hat ein Gen entschlüsselt, das den Stressabbau in Pflanzen steuert. Umwelteinflüsse können Stress auslösen, wodurch ihr Wachstum und ihre Vermehrungsfähigkeit eingeschränkt werden. Um sich besser an die Umgebungssituationen anzupassen, z.B. bei sich wandelndem Klima, können Pflanzen durch Stressregulierung ihre Überlebenschancen verbessern. Wichtig sind diese neuen, im renommierten Magazin „Nature Communications“ veröffentlichten Erkenntnisse etwa in der Landwirtschaft und Pflanzenzucht.

Pflanzen sind naturgemäß an ihren Standort gebunden und können widrigen Umweltbedingungen nicht durch Migration entkommen. Daher haben sie im Laufe der Evolution ausgeklügelte Mechanismen entwickelt, um sich an unterschiedliche Standortfaktoren ihres Lebensraums anzupassen. So findet die Samenkeimung nur bei geeigneten äußeren Bedingungen statt. Und nach der Keimung muss die Pflanze auch in der Lage sein, auf sich ändernde Umweltbedingungen, wie zum Beispiel Trockenstress (hervorgerufen durch Wassermangel), zu reagieren. Solche Entscheidungsprozesse werden über hormonelle Signalwege gesteuert.

Die Forscher*innengruppe um Professor Theo Lange (Technische Universität Braunschweig) und Dr. Pimenta Lange (Julius Kühn-Institut) hat nun die entscheidende Funktion des Gens GAS2 in der Modelpflanze Arabidopsis entschlüsselt. Das Gen steuert einen speziellen Signalweg, über den das Stresshormon Abscisinsäure abgebaut wird. Dieser Signalweg ermöglicht die Samenkeimung und auch die Überlebensfähigkeit z.B. bei Trockenstress.

Die Ergebnisse eröffnen jetzt neue Möglichkeiten zur Entwicklung von Strategien, um die Keimung von Nutzpflanzen zu optimieren und gleichzeitig ihre Resistenz gegenüber Stressfaktoren zu erhöhen. Insbesondere in Zeiten des Klimawandels könnten solche Strategien von großem praktischen Nutzen in der Pflanzenzucht und Landwirtschaft sein.

Publikation:

Theo Lange, Nadiem Atiq, Maria João Pimenta Lange: GAS2 encodes a 2-oxoglutarate dependent dioxygenase involved in ABA catabolism. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-023-43187-1