Neue Feldstudie: Natürliche Uhren der Pflanzen enthüllt durch Echtzeitexperimente

BerlinForscher vom John Innes Centre, der Universität Kyoto und dem Sainsbury Laboratory in Cambridge haben Feldversuche durchgeführt, um zu verstehen, wie die inneren Uhren von Pflanzen unter realen Bedingungen funktionieren. Diese Experimente haben den Wissenschaftlern geholfen herauszufinden, wie Pflanzen Signale ihrer biologischen Uhren mit Umweltreizen kombinieren, wenn sich die Bedingungen auf natürliche Weise ändern.

Forscher haben entdeckt, dass Pflanzen einen genetischen Mechanismus besitzen, der sie vor Zellschäden durch intensive Kälte und Helligkeit schützt. Dieser Mechanismus wird durch die inneren Uhren der Pflanzen gesteuert, die dem 24-Stunden-Tag-Nacht-Rhythmus angepasst sind. Neue Studien, die um die Tag-und-Nacht-Gleichen durchgeführt wurden, sollten untersuchen, wie dieser Prozess in der Natur funktioniert.

Wesentliche Erkenntnisse umfassen:

• Eine Untersuchung an einer natürlichen Population von Arabidopsis halleri Pflanzen im ländlichen Japan zeigte Veränderungen in der Genexpression über 24-Stunden-Zyklen.
• RNA wurde alle zwei Stunden aus den Pflanzen extrahiert und analysiert, um die Genexpressionsniveaus zu verfolgen.
• Selbstgebautes Equipment wurde eingesetzt, um die Temperaturen um die Pflanzen zu manipulieren und Laborbedingungen nachzuahmen.
• Die Forscher trugen grün gefilterte Lampen, um zu verhindern, dass das Licht ihrer Stirnlampen die Pflanzen bei nächtlichen Besuchen beeinflusst.

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Das Forscherteam entdeckte ähnliche Muster in der Genaktivität in Bezug auf die innere Uhr des Körpers und Umweltreize, wie sie auch in Laborexperimenten beobachtet wurden. Dies bedeutet, dass die Laboregebnisse auch unter realen Bedingungen anwendbar sind. Mit diesen Daten entwickelten sie Modelle, die die Genaktivität basierend auf Umweltveränderungen vorhersagen können.

Zu verstehen, wie Pflanzen auf Umweltveränderungen reagieren, ist von großer Bedeutung. Wenn wir herausfinden, wie ihre inneren Uhren auf diese Veränderungen reagieren, könnten wir möglicherweise Kulturpflanzen entwickeln, die besser an zukünftige Klimabedingungen angepasst sind. Der Einsatz von Bayes'schen Zeitreihenmodellen hat sich in dieser Art von Forschung als effektiv erwiesen. In der Zukunft könnten diese Modelle uns helfen zu verstehen, wie Pflanzen Prozesse wie Photosynthese oder die Anpassung an unterschiedliche Temperaturen steuern.

Die Untersuchung zeigt die Verbindung zwischen Biologie und Umweltwissenschaften. Indem Laborexperimente auf reale Situationen angewendet werden, können Wissenschaftler genauere Vorhersagen und Lösungen für Landwirtschaft und Umweltmanagement im Zuge des Klimawandels entwickeln. Die Kombination aus inneren Pflanzenrhythmen und Umweltreizen hilft uns zu verstehen, wie Pflanzen zukünftig auf Veränderungen ihrer Umgebung reagieren werden.