Pflanzen werden von einer Vielzahl von Umweltfaktoren beeinflusst: hohe und niedrige Temperaturen; Licht- und Schattenbedingungen; Dürre und Salinität. Wenn sich die Bedingungen negativ verändern, können Pflanzen nicht einfach nach einem neuen Standort suchen, sagt die Biotechnologin Dr. Julieta Mateos von der Fakultät für Biologie der Universität Bielefeld. Pflanzen müssen auf solche Herausforderungen reagieren, indem sie die Genexpression regulieren, ein Prozess, bei dem die in den Genen codierten Informationen in Proteine umgewandelt werden.
In Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam erforschte die Wissenschaftlerin, wie diese Veränderungen auftreten, welche Proteine eine Rolle spielen und welche spezifischen Auswirkungen verschiedene Umweltbedingungen haben. Die Studie wurde nun in “The Plant Cell” veröffentlicht. Für die Studie arbeiteten Biologen aus Bielefeld mit Kollegen vom IFIBYNE, dem Institut für Physiologie, Molekularbiologie und Neurowissenschaften in Buenos Aires, Argentinien, zusammen. Das Projekt wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem argentinischen Ministerium für Wissenschaft, Technologie und Produktive Innovation finanziert.
In ihren Experimenten verwendeten die Forscher Arabidopsis-Pflanzen, eine Ackerschmalwand, die mit Nutzpflanzen wie Raps, Brokkoli und Blumenkohl verwandt ist. Bisherige Studien haben gezeigt, dass in Arabidopsis-Pflanzen ein spezifisches Protein, eine Proteinmethyltransferase, andere Proteine durch chemische Modifikation verändert, erklärt Julieta Mateos. Eines dieser modifizierten Proteine, LSM4, fiel den Forschern auf. Es spielt eine Rolle bei der Verarbeitung genetischer Informationen in Zellen, insbesondere bei einem Prozess, der als alternativer Spleißen von RNA bekannt ist.
Die Forscher entdeckten, dass die Pflanzen äußerst flexibel auf verschiedene Arten von Stress reagieren und die Genexpression auf der Ebene des alternativen Spleißens anpassen, um zu überleben. Diese Erkenntnisse sind auch im Hinblick auf den Klimawandel wichtig. Der steigenden Temperatur und zunehmenden Versalzung in vielen Böden ausgesetzt sind. Es besteht die Möglichkeit, Pflanzen mithilfe genetischer Scheren wie CRISPR/Cas besser an Klimaveränderungen anzupassen, um ihre Überlebensfähigkeit sicherzustellen.