Göttingen

Genomforschung: Hornmoose enthüllen Geheimnisse der Pflanzenentwicklung

Am 20. Januar 2025 veröffentlichte ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des Boyce Thompson Institute (BTI) der Cornell University, New York, und der Universität Göttingen bedeutende Ergebnisse zur Evolution der Pflanzen. Diese Studien, die in der Fachzeitschrift Nature Plants erscheinen, bieten tiefgreifende Einblicke in die Entwicklung der frühen Landpflanzen, insbesondere der Hornmoose.

Ein zentrales Ziel der Forschung war es, das Erbgut von Hornmoosen zu entschlüsseln. Über 400.000 Pflanzenarten, unterteilt in Gefäßpflanzen und Nichtgefäßpflanzen, geben dem Team eine breite Basis, um die evolutionären Fragen zu adressieren. Hornmoose, die sich von anderen Pflanzengruppen vor etwa 470 Millionen Jahren trennten, zeigen sich in ihrer artenarmen Form als besonders aufschlussreich. Die Untersuchung von Vertretern von zehn bekannten Hornmoosfamilien ergab stabile Chromosomen, obwohl die evolutionäre Trennung bereits lange zurückliegt.

Genetische Entdeckungen und deren Bedeutung

Die Forschungsergebnisse identifizierten potenzielle Geschlechtschromosomen und beleuchteten Gene, die Hormone, Farbstoffe und den Gasaustausch steuern. Der neu erstellte Datensatz gilt als wertvolle Ressource für die Analyse der Entwicklung und Anpassung der ursprünglichsten Pflanzen. Durch die Einbeziehung der Hornmoose wird ein besseres Verständnis der gemeinsamen Prinzipien der Molekularbiologie von Pflanzen möglich, wie die Wissenschaftler betonen. Zu den Ansprechpartnern zählen Prof. Dr. Jan de Vries und Dr. Sophie de Vries von der Universität Göttingen.

Zusätzlich wurden durch ein Team der Universität Zürich und BTI erste Genomsequenzen von drei Hornmoosarten erlangt, die seit 2011 in einem sechsjährigen Forschungsprojekt gesammelt wurden. Diese genomischen Analysen zielen darauf ab, Gene zu identifizieren, die das Kohlendioxid in Chloroplasten der Hornmoose konzentrieren helfen, was die Zuckerproduktion effizienter macht. Entdeckungen wie das einzigartige Gen LCIB, das in Hornmoosen und Algen vorkommt, könnten erhebliche Auswirkungen auf die Landwirtschaft haben, insbesondere durch die Übertragung von Mechanismen zur Kohlenstoffkonzentration auf Kulturpflanzen.

Symbiose und Stickstoffaufnahme

Hornmoose gehen Symbiosen mit Pilzen und Cyanobakterien ein, die sie mit Phosphor und Stickstoff versorgen. Die Identifikation von 40 Genen, die an der Stickstoffaufnahme beteiligt sind, weist auf ein großes Potenzial hin. Eine Minderung des Einsatzes von Stickstoffdüngern in der Landwirtschaft könnte erhebliche ökologische Vorteile mit sich bringen.

Zusammenfassend beleuchtet die laufende Forschung nicht nur die Evolution der frühen Landpflanzen, sondern bringt auch wichtige Erkenntnisse über die Entwicklung von Spaltöffnungen, welche entscheidend für die Kohlendioxidaufnahme sind. Die genetischen Elemente zur Entwicklung dieser Spaltöffnungen zeigen Übereinstimmungen bei Hornmoosen und Blütenpflanzen, was die Hypothese unterstützt, dass diese Strukturen nur einmal bei den gemeinsamen Vorfahren der Landpflanzen entwickelt wurden.

Die gesammelten Daten und Erkenntnisse aus diesen umfassenden Studien können weitreichende Anwendungen in der Landwirtschaft und Medizin finden, indem sie zum Beispiel das Verständnis über Genomverdopplungen und genetische Variationen erweitern. Diese Erkenntnisse fördern nicht nur die Evolution der Pflanzenforschung, sondern tragen auch dazu bei, die Entwicklung nachhaltiger Anbautechniken voranzutreiben. Weitere Informationen sind auf der Webseite der Universität Zürich und dem Wissenschaft.de einsehbar.

Statistische Auswertung

Beste Referenz
nachrichten.idw-online.de
Weitere Infos
news.uzh.ch
Mehr dazu
wissenschaft.de

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert