Forschung enthüllt neue Strategie für salztolerante Pappeln

Salzstress stört das Pflanzenwachstum, indem er das Ionengleichgewicht verändert und die Wasseraufnahme verringert, was eine erhebliche Herausforderung für die Land- und Forstwirtschaft darstellt. Beibehaltung von Natrium (Na⁺) und Kalium (K⁺) Das Gleichgewicht ist besonders wichtig bei Gehölzen wie Pappeln, die ein einzigartiges Sekundärwachstum aufweisen. Allerdings sind die Mechanismen, die die Salztoleranz bei Bäumen ermöglichen, noch nicht vollständig verstanden, insbesondere im Vergleich zu krautigen Pflanzen.

Aufgrund dieser Herausforderungen ist eine weitere Erforschung der Regulierungsmechanismen und strukturellen Anpassungen von Bäumen unerlässlich, um ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Salzgehalt zu verbessern.

Ein Team der Chinesischen Akademie für Forstwirtschaft und der Qingdao Agricultural University enthüllte eine neue Funktion von miR319a bei der Erhöhung der Salztoleranz bei Pappeln. Veröffentlicht in Gartenbauforschung 7. Juni 2024 Studie zeigt, dass eine Überexpression von miR319a wichtige strukturelle Veränderungen in Xylemgefäßen induziert und so den Ionentransport und die Stressresistenz verbessert.

Diese Ergebnisse unterstreichen die Rolle von miR319a bei der Koordinierung der Xylementwicklung und der Ionenhomöostase und bieten neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Salztoleranz in Holzpflanzen, einem wesentlichen Merkmal für nachhaltige Forst- und Landwirtschaft.

Untersuchungen von Cheng und Kollegen zeigen die doppelte Funktion von miR319a bei der Regulierung der Reaktion auf Salzstress und der Entwicklung des sekundären Xylems in Pappeln. Eine Überexpression von miR319a führt zu dickeren Xylemschichten, einer erhöhten Anzahl und Größe von Gefäßen und dünneren Zellwänden, was die Fähigkeit der Pflanze, Na zu transportieren, verbessert⁺ und K⁺ Ionen.

Diese strukturelle Anpassung ist mit der positiven Regulierung der wichtigsten Ionentransporter PagHKT1;2 und PagSKOR1-b verbunden, die für Na essentiell sind⁺ Efflux und K⁺ Im Gegensatz dazu weisen miR319a-MIMIC-Pflanzen, die miR319a unterdrücken, ein schmaleres Xylem, eine geringere Anzahl von Gefäßen und dickere Wände auf, was zu einem beeinträchtigten Ionentransport und einer erhöhten Salzempfindlichkeit führt.

Diese Informationen positionieren miR319a als vielversprechendes Ziel für die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Bäumen gegenüber Salz.

„Die Entschlüsselung, wie miR319a die Xylementwicklung und den Ionentransport unter Salzstress beeinflusst, stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Pflanzenstressbiologie dar“, sagte Dr. Quanzi Li, Hauptforscher der Studie.

„Unsere Forschung deckt nicht nur den komplexen Zusammenhang zwischen Xylemstruktur und Ionenregulation auf, sondern schlägt auch neue genetische Strategien zur Verbesserung der Salztoleranz in Bäumen vor. Diese Arbeit legt den Grundstein für die Entwicklung salztoleranter Baumsorten, die angesichts der zunehmenden Versalzung des Bodens und der klimatischen Herausforderungen von entscheidender Bedeutung sind. »

Die Studienergebnisse sind für die Forst- und Landwirtschaft, insbesondere in salzbelasteten Regionen, sehr vielversprechend. Durch die Nutzung von miR319a könnte es möglich werden, Pappelsorten mit erhöhter Salztoleranz zu entwickeln und so die Biomasseproduktion und die ökologische Widerstandsfähigkeit zu verbessern.

Darüber hinaus könnten sich die identifizierten Regulierungswege auf andere Holzarten erstrecken und einen strategischen Ansatz zur Entwicklung stressresistenter Bäume bieten, die in rauen Umgebungen gedeihen können, und so eine nachhaltige Forstwirtschaft und den Schutz der biologischen Vielfalt unterstützen.