Die unechte Rose von Jericho (Selaginella Lepidophylla) ist eine Auferstehungspflanze! Und der Name kommt nicht von irgend her: solche Pflanzen können fast ihr gesamtes Wasser verlieren und ihren Stoffwechsel auf ein Geringstes herunterfahren. Und das monatelang! Sobald Wasser verfügbar ist, kommt der Stoffwechsel wieder in Schwung und die Pflanzen wachsen weiter. Die scheinbar ausgetrocknete Pflanze auf dem Foto kann also wieder ergrünen! Forschende untersuchten nun eine ähnliche Auferstehungspflanze, Craterostigma plantagineum, und fanden heraus, welche Gene dafür verantwortlich sind. Dafür untersuchten sie das komplexe oktaploide Genom.
Es zeigte sich, dass die Gene für LEA-Proteine (Late Embryogenesis Abundant) und ELIP-Proteine (Early Light-Induced Proteins) während der Austrocknung aktiv werden. ELIPs schützen Pflanzengewebe vor zu viel Sonnenlicht und spielen somit eine wichtige Rolle bei der Evolution der Austrocknungstoleranz. Es ist jedoch unklar, ob die Duplikation dieser Gene eine Austrocknungstoleranz verursacht hat oder ob sie lediglich die Fitness der Linien erhöht hat, die bereits aufgrund anderer Gene eine hohe Austrocknungstoleranz besitzen. Die Forschenden stellten weiter fest, dass die homologen Gene des oktaploiden Genoms verschiedene Expressionsprofile aufweisen. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die Subgenome unterschiedlich große Rollen bei der Austrocknungstoleranz spielen. Durch die Forschung wird versucht, Gene zu identifizieren, mit welchen auch Nutzpflanzen in einem überlebensfähigen Zustand verharren können, wenn Wassermangel herrscht. So sollen die Pflanzen den Herausforderungen des Klimawandels gewappnet werden.
Im Gegensatz zu Craterostigma plantagineum gibt es bei der unechten Rose von Jericho keine Hinweise auf eine Duplikation des gesamten Genoms, stattdessen zeigt sie einzigartige Tandem-Genduplikationsmuster, die die Anpassung an extreme Trockenheit widerspiegeln. Die Veränderungen der Genexpression während der Austrocknung spiegeln die Muster wider, die bei allen angiospermen Wiederauferstehungspflanzen beobachtet werden.
Quellen:
VanBuren, R., et al.: Core cellular and tissue-specific mechanisms enable desiccation tolerance in Craterostigma. In: The Plant Journal (27. 02. 2023), https://doi.org/10.1111/tpj.16165
Kirschner, G. K.: The miracle of resurrection: core mechanisms of desiccation tolerance in Craterostigma. In: The Plant Journal (08. 04. 2023), https://doi.org/10. 1111/tpj.16192
VanBuren, R., Wai, C., Ou, S. et al. Extreme haplotype variation in the desiccation-tolerant clubmoss Selaginella lepidophylla . Nat Commun 9, 13 (2018). https://doi.org/10.1038/s41467-017-02546-5