Forschung: Dürreretolerante Pflanze verhält sich ähnlich wie Samen

Forscher der Universität Bonn haben zusammen mit US-Kollegen das Genom zweier Pflanzen entschlüsselt, die Dürreperioden unterschiedlich gut vertragen.

Lindernia brevidens und die nahe verwandte Art Lindernia subracemosa reagieren sehr unterschiedlich auf Wassermangel. © Xiaomin Song/Universität Bonn.

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Forscher der Universität Bonn haben zusammen mit US-Kollegen das Genom zweier Pflanzen entschlüsselt, die Dürreperioden unterschiedlich gut vertragen. Dabei sind sie auf einige charakteristische Unterschiede gestoßen, die vermutlich mit der Trockentoleranz zusammen hängen. So schaltet die dürrertolerante Art in ein ähnliches genetisches Programm um, wie es in Samen aktiv ist. Es ist das erste Mal, dass ein solcher Vergleich bei nahe verwandten höheren Pflanzen durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind jetzt in der renommierten Fachzeitschrift The Plant Cell erschienen.

Es ist ein Rätsel, das Botaniker schon lange umtreibt: Manche Pflanzen kommen mit wochenlangen Trockenheits-Phasen zurecht. Andere nehmen schon bei einem kurzzeitigen Wassermangel Schaden. Rund um den Globus suchen Forscher nach den Gründen für diesen Unterschied. Denn würde man die Ursachen kennen, ließen sich möglicherweise neue, dürreresistentere Sorten züchten.

In den letzten Jahrzehnten wurden bereits einige Mechanismen aufgeklärt, die zu einer Unempfindlichkeit gegen Wassermangel beitragen. Dennoch tappt die Forschung an vielen Punkten noch im Dunkeln. Das liegt auch daran, weil es schwierig ist, dürrertolerante und -empfindliche Arten miteinander zu vergleichen: Oft unterscheiden sie sich so sehr von einander, dass nur schwer einzuschätzen ist, welche dieser Unterschiede nun gerade für die Trockentoleranz wichtig sind.

Die aktuelle Studie profitiert dagegen von einem seltenen Glücksfall: Vor einigen Jahren brachte der Botaniker Eberhard Fischer von einer Exkursion nach Ostafrika zwei Pflanzenarten mit. Beide gehören der Gattung Lindernia an, sind also nahe miteinander verwandt. Dennoch zeigen sie eine sehr unterschiedliche Reaktion auf Wassermangel: Während Lindernia brevidens Trockenphasen problemlos übersteht, ist Lindernia subracemosa diesbezüglich weitaus empfindlicher.

„Wir haben nun die Genome dieser beiden Arten sequenziert und miteinander verglichen“, erklärt Prof. Dr. Dorothea Bartels vom Institut für Molekulare Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen (IMBIO) an der Universität Bonn. Schon bei diesem Schritt zeigten sich einige interessante Unterschiede. So ist die genetische Ausstattung der Lindernia-Pflanzen zwar zu 90% identisch. Einige Gene, die mit der Dürrertoleranz zusammen hängen, liegen bei Lindernia brevidens aber in deutlich höherer Zahl vor - manche von ihnen in bis zu 26 Kopien. (Quelle: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn)

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