Forschende entschlüsseln alten UV-Schutzmechanismus von Pflanzen
Pflanzen schützen sich seit über 400 Millionen Jahren vor UV-Strahlen. Ein Team der Universität Genf hat nun die evolutionären Wurzeln dieses uralten Abwehrmechanismus aufgedeckt.
Das Forschungsteam untersuchte für die Studie das Lebermoos Marchantia polymorpha. Diese Pflanze ähnelt den ersten Landpflanzen, die vor über 400 Millionen Jahren die Erde besiedelten, wie die Universität Genf am Montag mitteilte.
UV-B-Strahlung im Sonnenlicht kann bei Pflanzen die DNA und Zellmembranen schädigen sowie die für die Photosynthese zuständigen Systeme stören. Im Laufe der Evolution entwickelten Pflanzen daher ein Schutzsystem. Ein zentraler Photorezeptor namens UVR8 erkennt die UV-B-Strahlung und löst eine Kette von molekularen Reaktionen aus. Diese führen zur Produktion von schützenden Molekülen.
Die Studie zeigte, dass der grundlegende Mechanismus zur Aktivierung des UVR8-Rezeptors zwischen dem uralten Lebermoos und modernen Blütenpflanzen wie der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) konserviert ist. Sowohl die Aktivierung durch UV-B-Licht als auch die Deaktivierung des Rezeptors funktionierten bereits bei den frühen Landpflanzen.
Allerdings entdeckten die Forschenden auch wichtige Veränderungen in der Funktionsweise. So spielen bestimmte regulatorische Proteine in Marchantia polymorpha eine andere Rolle als in jüngeren Pflanzen. Das Protein SPA beispielsweise wirkt beim Lebermoos als eine Art Bremse für die Schutzreaktion, während es bei modernen Pflanzen das Wachstum reguliert.
«Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die grundlegenden Bausteine des Systems zwar schon sehr früh in der Evolution der Pflanzen vorhanden waren, ihre Organisation und Regulierung aber schrittweise umgestaltet wurden», wird Studienautor Roman Ulm in der Mitteilung zitiert.
Die Ergebnisse der Studie sind im Fachmagazin «Plant Physiology» erschienen. Zum Forschungsteam gehörten auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Neuenburg und Wien, der Österreichischen Akademie der Wissenschaften sowie des deutschen Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung.
