Erbe aus der Kreidezeit ermöglicht heutiges Wachstum

Forscher am Institut für Botanik an der BOKU haben entdeckt, dass die Miniaturisierung von Pflanzenzellen die CO2-Aufnahme verbesserte. Nachzulesen in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals "Proceedings B" der Royal Society.

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    Botaniker Guillaume Théroux-Rancourt ist der Entwicklungsgeschichte von Pflanzen auf der Spur

Moderne Pflanzenblattzellen sind klein, damit sie CO2 rasch von der Blattoberfläche ins Innere befördern können, wo sie es bei der Photosynthese zu Zuckerstoffen (Kohlenhydrate) verwerten. Diese Miniaturisierung bewerkstelligten die Pflanzen in der Kreidezeit, indem sie ihr Erbgut strafften, berichten Forscher um den Botaniker Guillaume Théroux-Rancourt im Fachjournal "Proceedings B" der Royal Society.

Die Forscher um Théroux-Rancourt, der am Institut für Botanik der Universität für Bodenkultur Wien arbeitet, inspizierten die Blätter von 86 Gefäßpflanzen, die sie ihnen in Gewächshäusern, botanischen Gärten, auf Feldern und in der Natur abzupften. Sie haben gemessen und mit Computermodellen errechnet, unter welchen Bedingungen CO2 am raschesten transportiert wird.

Je kleiner der Körper, desto größer die Oberfläche im Verhältnis

Das funktioniert am besten mit vielen kleinen Zellen, schrieben die Botaniker in der Fachpublikation. Denn grundsätzlich gilt: Je kleiner ein Körper ist, desto größer ist seine Oberfläche im Verhältnis zu seinem Volumen. In den Blättern gibt es demnach mit vielen kleinen Zellen mehr Zelloberflächen, als bei wenigen großen Zellen. An den Zelloberflächen wird CO2 schneller weiterbefördert, als durch das weniger strukturierte Zellinnere.

Als die CO2 Konzentration in der Luft während der Kreidezeit sank, hielten die Pflanzen den Nachschub ins Blattinnere trotzdem hoch, indem sie die Blattzellengröße verringerten. Seit damals haben die Gewächse vorzugsweise viele kleine Zellen in den Blättern, anstatt weniger voluminöse. Die Zellen kompakter zu machen, war aber nur durch die Verkleinerung des Erbguts zu einer schlanken Bauanleitung möglich, so die Forscher. Ein "dicker Wälzer" als Erbgut hätte es unmöglich gemacht, dass die Zellen schrumpfen.

Link: https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2020.3145

Kontakt:
Guillaume Theroux-Rancourt, Ph.D.
Universität für Bodenkultur Wien
Institut für Botanik
Email: guillaume.theroux-rancourt(at)boku.ac.at

24.02.2021