Ein Forschungsteam der Nagoya University hat ein bisher unbekanntes Pflanzengewebe identifiziert, das für die Regulierung der Saatgutentwicklung verantwortlich ist und die erste derartige Entdeckung seit über 160 Jahren markiert. Die neu identifizierte Struktur, die als "Kasahara -Gateway" bezeichnet wird, spielt eine entscheidende Rolle bei der Feststellung, ob sich die Entwicklung von Samen Nährstoffen aus der Anlage mit direkten Auswirkungen auf die Ernteerträge erhalten. Die Ergebnisse wurden im Journal veröffentlichtAktuelle Biologie.
Unter der Leitung von Professoren Ryushiro Kasahara und Michitaka Nodaguchi studierten die japanischen Wissenschaftler zunächst Calose-A-Kohlenhydrate, die an der Reproduktion von Pflanzen beteiligt waren-als sie Signale in unerwarteten Regionen der sich entwickelnden Samen entdeckten. Bei weiterer Untersuchung entdeckten sie ein neues Gewebe, das eine bestimmte Struktur bildet, die als Gate -kontrollierter Nährstofffluss in den Embryo fungiert.
"In den meisten Forschungsergebnissen wird dem Einstiegspunkt der Pollenröhre Aufmerksamkeit geschenkt", sagte Kasahara. "Wir fanden jedoch Signale auf der gegenüberliegenden Seite, die in unbefruchteten Eizellen besonders stark waren. Dies führte zur Identifizierung eines Gewebes, das abhängig vom Befruchtungsstatus öffnet oder schließt."
Die Struktur blockiert den Nährstofftransfer in Abwesenheit von Befruchtung, indem es Calose ablegt und einen "geschlossenen Zustand" erzeugt. Bei einer erfolgreichen Befruchtung wird der Anruf aufgelöst und übergibt das Gewebe in einen "offenen Zustand", der den Nährstofffluss in den sich entwickelnden Samen ermöglicht. Dieser Mechanismus stellt sicher, dass Pflanzen nicht-lebensfähige Samen Ressourcen zuweisen.
Um die genetische Regulation hinter diesem Mechanismus zu untersuchen, analysierte das Team die Genexpressionsmuster in befruchteten Eizellen. Sie identifizierten ein Gen,ATBG _ PPAP, das wird nur in befruchteten Samen ausgedrückt und ist für die Auflösung von Calose verantwortlich. Wenn dieses Gen in gentechnisch veränderten Pflanzen überexprimiert wurde, blieb das Gateway offen, was zu einer erhöhten Nährstoffabsorption und Samengröße führte.
Experimentelle Studien mit Reis zeigten eine Samengröße von ungefähr 9%, während andere Erntespezies Gewinne von bis zu 16,5%zeigten. Die Forscher schlagen vor, dass die Kontrolle dieses Gateways einen neuen Ansatz zur Steigerung der landwirtschaftlichen Renditen bieten könnte.
Über die Ertragsverbesserung hinaus trägt die Entdeckung auch zur Evolutionsbiologie bei. Kasahara setzt voraus, dass der Gateway -Mechanismus möglicherweise eine Rolle beim evolutionären Erfolg von Blütenpflanzen (Angiospermen) gespielt hat, was es ihnen ermöglicht, Energie zu sparen, indem sie die Nährstoffversorgung nur auf befruchtete Samen einschränken.
