Überschwemmungstoleranter Reis übersteht auch Dürre

Rein intuitiv sollte man meinen, dass es einer Pflanze schwerfallen muss, sowohl mit übermäßiger Nässe als auch mit Dürre umzugehen. Forscher um Julia Bailey-Serres von der University of California, Riverside, konnten nun in Labor und Treibhaus das Gegenteil für Reis beweisen, wie sie in The Plant Cell berichten. Gerade Reis ist eine Pflanzen, die von der doppelten Toleranz besonders profitieren würde, weil die wechselnden Abstände und Intensitäten von Dürre und Überschwemmung infolge des Klimawandels der Pflanze ziemlich zusetzen.

Das Team um Bailey-Serres hatte das Gen SUB1A untersucht, welches für einen Transkriptionsfaktor codiert und Reis gegen Überschwemmungen tolerant macht. Zu ihrem Erstaunen stellten die Forscher fest, dass durch dieses Gen bei Reis die Dürretoleranz nicht nur nicht sinkt, SUB1A verbessert sogar die Fähigkeit der Pflanze, mit Trockenheit umzugehen.

Die Forscher konnten die zugrunde liegenden Mechanismen für die doppelte Wirkung des Gens aufklären: In der vegetativen Phase verbessert SUB1A die Erholung von Dürre, indem es die Blätter davor schützt, zu viel Wasser zu verlieren und die Transkription von Genen hochreguliert, die der Pflanze helfen, mit Dehydration umzugehen. Interessanterweise dehydrieren Pflanzen ebenfalls, wenn nach einer Überschwemmung sich das Wasser wieder zurückzieht, obwohl der Boden noch sehr feucht ist. So nutzt SUB1A dem Reis auch hier. Zusätzlich verringert das Gen die Präsenz von Sauerstoffradikalen, indem es die Enzyme hochreguliert, die die Radikale abbauen. So sinkt für die Pflanze der oxidative Stress.

In der Natur kommt das Gen SUB1A nur in einigen Reispflanzen in Indien und Sri Lanka vor, die allerdings ertragsschwach sind. Seit jedoch bekannt ist, dass SUB1A Reis erlaubt, zwei Wochen lang komplett überflutet auszuharren, ist das Gen bereits in Hochleistungssorten eingeführt worden, ein Schritt, von dem Pflanzenzüchter und Reisbauern nun doppelt profitieren dürften.

Als nächstes wollen die Forscher untersuchen, ob SUB1A die Dürretoleranz auch auf dem Feld erhöht.

Quelle:
Takeshi Fukao, Elaine Yeung and Julia Bailey-Serres, „The Submergence Tolerance Regulator SUB1A Mediates Crosstalk between Submergence and Drought Tolerance in Rice“; The Plant Cell, Vol. 23: 412–427 (January 2011) (abstract).