Wissenschaftler, die eine der größten Sammlungen von Pflanzengenomdaten analysierten, haben herausgefunden, wie die ersten Pflanzen auf der Erde die Mechanismen entwickelt haben, die vor Hunderten von Millionen Jahren zum Management von Wasser und Atmung an Land verwendet wurden.
Eine in der Zeitschrift New Phytologist veröffentlichte Studie der Universitäten Bristol und Essex ist wesentlich, um zu verstehen, wie sich pflanzliche Wassertransportsysteme entwickelt haben und wie sie sich in Zukunft als Reaktion auf den Klimawandel anpassen könnten.
In den letzten 500 Millionen Jahren hat die Evolution der Landpflanzen die Vielfalt des Lebens auf einem immer grüner werdenden Planeten unterstützt. Im Laufe ihrer Evolution haben Pflanzen Anpassungen wie Blätter und Wurzeln erworben, die es ihnen ermöglichen, Wasser zu kontrollieren und Land zu besiedeln.
Einige dieser Werkzeuge haben sich in frühen Landpflanzen entwickelt und sind heute sowohl in winzigen Moosen als auch in riesigen Bäumen zu finden, die komplexe Waldökosysteme bilden.
Die Forscher begannen damit, die Gene von 532 Pflanzenarten zu vergleichen, um die Rolle neuer und alter Gene bei der Genese dieser Anpassungen zu bestimmen. Von diesen konzentrierte sich das Team auf 218 Gene, die mit wichtigen Innovationen in der Landpflanzenevolution in Verbindung stehen, wie etwa Wurzeln und Gefäßgewebe.
Sie fanden heraus, dass einige frühe Merkmale, die für Landpflanzen wichtig sind, wie Stomata (die Poren, die Pflanzen für die Atmung verwenden), mit dem Ursprung neuer Gene verbunden sind.
Im Gegensatz dazu recyceln neuere Innovationen (z. B. Wurzeln, Gefäßsystem) alte Gene, die von Landpflanzenvorfahren stammen, und zeigen, dass verschiedene Teile der Pflanzenanatomie (Stomata, Gefäßgewebe, Wurzeln), die am Wassertransport beteiligt sind, mit unterschiedlichen Evolutionsmethoden assoziiert sind. Gene.
Unsere Analyse wirft ein neues Licht auf die genetischen Grundlagen der planetaren Begrünung und hebt die verschiedenen Methoden der genetischen Evolution bei der Pflanzendiversifizierung hervor. Historisch gesehen ist nicht klar, ob evolutionäre Innovation durch die Entstehung neuer Gene oder die Umnutzung alter Gene vorangetrieben wird. Unsere Ergebnisse zeigen uns, wie sich Pflanzen zu verschiedenen Zeitpunkten ihrer Geschichte entwickelt haben und wie unterschiedliche Wege der Evolution, die Entstehung neuer Gene und das Recycling alter zu großen Innovationen geführt haben, die der Schlüssel zur Ökologisierung des Planeten sind, sagen die Wissenschaftler.
Die Studie gibt Einblick in die mechanistischen Veränderungen, die der Wasseraufnahme und dem Wassertransport zugrunde liegen und die für die Pflanzengesundheit und -produktivität wichtig sind. Dies ermöglicht es Wissenschaftlern, die Funktion alter, umfunktionierter und neuer Gene im Labor auszuwählen und zu untersuchen, um Gene auszuwählen, die den Wasserverbrauch reduzieren und die Pflanzentoleranz gegenüber Dürre verbessern.
Unsere Arbeit hilft uns nicht nur, die Vergangenheit zu verstehen, sondern ist auch wichtig für die Zukunft. Indem wir verstehen, wie sich Wassertransportsysteme entwickelt haben, können wir beginnen, die Faktoren zu verstehen, die das Pflanzenwachstum begrenzen. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn man das Wachstum von Pflanzen sowie ihre Toleranz gegenüber Trockenheit betrachtet.
Die Studie wurde im Journal veröffentlicht: New Phytologist. “Water-related innovations in land plants evolved by different patterns of gene cooption and novelty”.
2022-02-22 13:59:59
Autor: Vitalii Babkin