Mit Pflanzen zu „sprechen“, kann ihnen helfen, sich auf Angriffe vorzubereiten

Wissenschaftler sprechen mit Pflanzen über lichtbasierte Botschaften, um zu sehen, ob sie sie vor drohenden Gefahren warnen und Abwehrmechanismen auslösen können, die den Schaden abmildern können. Arbeiten mit der Tabakpflanze Nicotiana benthamianaSie konnten die Immunantwort der Pflanzen aktivieren, indem sie Licht als Katalysator nutzten – eine Leistung, die unsere Beziehung zu Pflanzen revolutionieren könnte.

Dr. Alex Jones, Co-Autor der Studie, sagte: „Wenn wir Pflanzen vor einem bevorstehenden Krankheitsausbruch oder Schädlingsbefall warnen können, können die Pflanzen ihre natürlichen Abwehrmechanismen aktivieren, um weitreichende Schäden zu verhindern.“ Stellungnahme.

„Wir können Pflanzen auch über bevorstehende extreme Wetterereignisse wie Hitzewellen oder Dürre informieren und ihnen so ermöglichen, ihre Wachstumsmuster anzupassen oder Wasser zu sparen. Dies könnte zu effizienteren und nachhaltigeren landwirtschaftlichen Praktiken führen und den Bedarf an Chemikalien verringern.“

Die Studie nutzte eine neue Technologie namens Highlighter, um die Expression des Zielgens in Pflanzen zu aktivieren. Das Werkzeug wurde von Bo Larsen entworfen, der es ursprünglich für Prokaryoten entwickelte – einfache Organismen, deren Zellen keinen Zellkern und andere Organellen haben –, es aber inzwischen für den Einsatz in Pflanzen weiterentwickelt hat.

Die Nutzung von Licht zur Manipulation eines biomolekularen Prozesses wie der Genaktivierung fällt in den Bereich der Wissenschaft, der als Optogenetik bekannt ist. Es kann einen gezielten Prozess entweder aktivieren oder deaktivieren und ist eine praktische Methode, da es nicht invasiv, ungiftig und nicht viel kostet.

Photorezeptoren waren ein entscheidender und schwieriger Teil der Diskriminierungsmethode. Sie sollten Zielprozesse so steuern, dass sie bei Aktivierung durch einen Photokatalysator ausgelöst werden. Dies war jedoch nicht einfach, da Pflanzen über viele Photorezeptoren verfügen. Schließlich ist Licht die Art und Weise, wie wir Wachstum und Entwicklung koordinieren und sogar unsere Ernährung.

Nachdem das Team den Highlighter erfolgreich an die Tabakpflanze angepasst hatte, konnte es nachweisen, dass er die Immunität der Pflanze sowie die Pigmentproduktion beeinflussen kann. Die Forschung wird weitergehen, aber die Entdeckung öffnet bereits viele Türen zu dem, was jetzt mit diesem alternativen Ansatz zur Kommunikation mit Pflanzen möglich sein könnte.

Dr. Jones fügte hinzu: „Der Highlighter ist ein wichtiger Fortschritt bei der Entwicklung optogenetischer Werkzeuge in Pflanzen, und seine hochpräzise genetische Kontrolle kann zur Untersuchung eines breiten Spektrums grundlegender Fragen der Pflanzenbiologie eingesetzt werden.“

„Das Anbau-Toolkit für Pflanzen mit vielfältigen visuellen Eigenschaften eröffnet auch spannende Möglichkeiten zur Verbesserung von Nutzpflanzen. Beispielsweise könnten wir in Zukunft eine Lichtbedingung verwenden, um eine Immunantwort zu stimulieren, und dann eine andere Lichtbedingung, um eine bestimmte zeitlich genau festzulegen Merkmal wie Blüte oder Reife.“

Das Gespräch muss nicht immer einseitig sein. Wussten Sie, dass Pflanzen schreien können? Wir können sie einfach nicht hören.

Die Studie ist veröffentlicht in PLoS-Biologie.