Freiburger Forschung entschlüsselt Kältetoleranz von Moosen
Moose existieren seit über 400 Millionen Jahren und haben diverse Klimakatastrophen überdauert, die robustere Lebensformen wie Dinosaurier auslöschten. Ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Klimaveränderungen ist bemerkenswert, wie die Wiederbelebung von Moospflanzen nach 1.500 Jahren im antarktischen Eis durch britische Forscher zeigt.
Freiburger Biologieprofessoren Ralf Reski und Peter Beyer haben mit ihren Teams herausgefunden, dass Moose spezielle Gene besitzen, die bei niedrigen Temperaturen aktiv werden. Diese Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „New Phytologist“ veröffentlicht. Die Untersuchung konzentrierte sich auf das Kleine Blasenmützenmoss Physcomitrella patens, ein zentrales Forschungsobjekt in Reskis Arbeitsgruppe „Pflanzenbiotechnologie“ am Exzellenzcluster BIOSS Centre for Biological Signalling Studies der Universität Freiburg.
Genaktivität und Schutzmechanismen
Die Wissenschaftler analysierten die Aktivität von über 27.000 Moosgenen in Pflanzen, die bei Raumtemperatur und über verschiedene Zeiträume auf Eis wuchsen. Anschließend wurden biochemische und physikalische Methoden eingesetzt, um Signale und Schutzmoleküle der Pflanze zu untersuchen.
Das Moos erkennt die absinkende Temperatur und sendet als Signal das Stresshormon ABA aus, das zu drei zeitlich gestaffelten Wellen von Genaktivitäten führt. Als deren Resultat bildet das Moos hochkomplexe Schutzmoleküle.
Besonders auffällig war, dass viele der schnell reagierenden Gene bisher nur aus Moosen bekannt sind. Diese spezifischen Moosgene könnten die Ursache für die Überlebensfähigkeit der Pflanzen sein. Ralf Reski ist Fellow am Freiburg Institute for Advanced Studies (FRIAS) und am Strasbourg Institute for Advanced Study (USIAS sowie Mitbegründer des Trinationalen Instituts für Pflanzenforschung (TIP). Peter Beyer ist USIAS Fellow.
Originalpublikation
Anna K. Beike, Daniel Lang, Andreas D. Zimmer, Florian Wüst, Danika Trautmann, Gertrud Wiedemann, Peter Beyer, Eva L. Decker und Ralf Reski (2014): Insights from the cold transcriptome of Physcomitrella patens: global specialization pattern of conserved transcriptional regulators and identification of orphan genes involved in cold acclimation. New Phytologist, doi: 10.1111/nph.13004.