Planzen hunn koloniséiert déi grouss Majoritéit vun der Äerduewerfläch. Also wat ass de Schlëssel fir hiren Erfolleg?
D'Leit denken dacks un Planzen als einfach, sënnlos Liewensformen. Si kënnen op enger Plaz verwuerzelt liewen, awer wat méi Wëssenschaftler iwwer Planzen léieren, der méi komplex a reaktiounsfäeger mir mierken datt se sinn. Si sinn exzellent fir sech un lokal Konditiounen unzepassen. Planzen si Spezialisten, déi bescht aus deem wat no bei der Keimung ass.
Léieren iwwer d'Komplexitéite vum Planzeliewen ass awer iwwer méi wéi inspiréierend Wonner bei Leit. Planzen studéieren ass och drëm sécher ze stellen mir kënnen nach Cropen wuessen an Zukunft wéi de Klimawandel eist Wieder ëmmer méi extrem mécht.
Ëmweltsignaler formen de Wuesstum an d'Entwécklung vu Planzen. Zum Beispill, vill Planzen benotzen Dag Längt als Cue Blummen ausléisen. Déi verstoppt Halschent vun de Planzen, d'Wuerzelen, benotzen och Schëlder aus hirer Ëmgéigend fir sécherzestellen datt hir Form optiméiert ass fir Waasser an Nährstoffer ze sichen.
Wuerzelen schützen hir Planzen vu Stress wéi Dréchent andeems se hir Form adaptéieren (Verzweigung fir hir ze erhéijen Uewerfläch, zum Beispill) fir méi Waasser ze fannen. Awer bis viru kuerzem hu mir net verstanen wéi d'Wuerzelen empfannen ob Waasser am Buedem ronderëm verfügbar ass.
Waasser ass déi wichtegst Molekül op der Äerd. Ze vill oder ze wéineg kann en Ökosystem zerstéieren. Den zerstéierende Impakt vum Klimawandel (wéi viru kuerzem an Europa an Ostafrika gesi gouf) mécht souwuel Iwwerschwemmungen an Dréchenten méi heefeg. Zënterhier Klimawiessel is Nidderschlagsmuster maachen ëmmer méi onregelméisseg, léiere wéi Planzen reagéieren op Waassermangel ass vital fir d'Ernte méi elastesch ze maachen.
Eis Equipe vu Planze- a Buedemwëssenschaftler a Mathematiker kuerzem entdeckt wéi Planzewuerzelen hir Form adaptéieren fir d'Waasseropnahm ze maximéieren. Wuerzelen normalerweis horizontal branchéieren. Awer si pausen d'Verzweigung wann se de Kontakt mam Waasser verléieren (wéi zB wuessen duerch e loftgefëllte Spalt am Buedem) an d'Wurzelen erëmfannen nëmmen d'Verzweigung wann se erëm mat feuchtem Buedem verbonne sinn.
Eist Team huet festgestallt datt Planzen e System benotzen genannt hydrosignaling ze verwalten wou Wuerzelen als Äntwert op Waasser Disponibilitéit am Buedem.
Hydrosignaling ass de Wee wéi d'Planzen erkennen wou Waasser ass, net andeems d'Feuchtigkeitniveauen direkt gemooss ginn, mee duerch aner löslech Moleküle ze senséieren déi mam Waasser a Planzen beweegen. Dëst ass nëmme méiglech well (am Géigesaz Déier Zellen) Planzenzelle si matenee verbonnen duerch kleng Poren.
Dës Poren erméiglechen Waasser a kleng löslech Molekülen (och Hormonen) zesummen tëscht root Zellen a Stoffer. Wann Waasser vun der Planzwurzel opgeholl gëtt, reest et duerch déi äusserst Epidermalzellen.
Déi baussenzeg Rootzellen enthalen och eng Hormon dat Verzweigung fördert genannt Auxin. D'Waasseropnam dréit d'Verzweigung aus andeems Auxin no bannen an d'intern Rootgewebe mobiliséiert gëtt. Wann Waasser net méi dobausse verfügbar ass, sot wann eng Wuerzel duerch eng Loftgefëllte Spalt wächst, brauch de Rootspëtz nach ëmmer Waasser fir ze wuessen.
Also wann d'Wuerzelen net Waasser aus dem Buedem huelen, mussen se op Waasser aus hiren eegene Venen déif an der Wuerzel vertrauen. Dëst ännert d'Richtung vun der Waasserbewegung, sou datt se elo no baussen beweegt, wat de Flux vum Verzweigungshormon Auxin stéiert.
D'Planz mécht och eng Anti-Branching Hormon genannt ABA a senge Wuerzelen. ABA beweegt sech och mam Waasserfluss, an der Géigendeel Richtung Auxin. Also wann d'Wuerzelen op Waasser aus de Venen vun de Planzen erofzéien, zéien d'Wuerzelen och den Anti-Verzweigungshormon op sech.
ABA stoppt d'Wurzelverzweigung andeems se all déi kleng Poren zoumaachen, déi Rootzellen verbannen - e bësse wéi Explosiounsdieren op engem Schëff. Dëst versiegelt Rootzellen vuneneen a stoppt Auxin fräi mat Waasser ze beweegen, blockéiert d'Wurzelverzweigung. Dësen einfache System erlaabt d'Planzenwurzelen hir Form un lokal Waasserbedéngungen ze harmonéieren. Et ass xerobranching genannt (ausgesprach Nullbranching).
Eis Studie huet och festgestallt datt d'Wuerzelen vun enger Planz en ähnleche System benotzen fir Waasserverloscht ze reduzéieren wéi seng Schéiss. Blieder stoppen Waasserverloscht während Dréchentbedéngungen andeems Mikroporen, déi Stomata genannt ginn, op hir Uewerflächen zoumaachen. Stomata Zoumaache gëtt och vum ABA Hormon ausgeléist. Ähnlech, a Wuerzelen reduzéiert ABA Waasserverloscht duerch Zoumaache vun Nano-Poren genannt Plasmodesmata, déi all Rootzell matenee verbannen.
Wuerzelen vun Tomaten, Thale Kress, Mais, Weess a Gerste reagéieren all op dës Manéier op d'Feuchtigkeit, obwuel se a verschiddene Buedem a Klimawandel evoluéieren. Zum Beispill, Tomaten entstanen an enger südamerikanescher Wüst, während thale Kress kënnt aus zentralasiateschen temperéierten Regiounen. Dëst suggeréiert datt Xerobranching e gemeinsame Charakter ass bei Blummenplanzen, déi iwwer 200 Millioune Joer méi jonk sinn wéi net-Blummenplanzen wéi Fernen.
Wuerzelen vu Farnen, eng fréi evoluéierend Landplanzenart, reagéieren net op dës Manéier op Waasser. Hir Wuerzelen wuessen méi uniform. Dëst seet datt d'Blummenarten besser si sech unzepassen Waasser Stress wéi fréier Landplanzen wéi Fernen.
Blummenplanzen kënnen eng méi breet Palette vun Ökosystemer an Ëmfeld koloniséieren wéi net-blummend Arten. Kritt déi séier Ännerungen am Nidderschlagsmuster iwwer de Globus, d'Fäegkeet vun Planzen fir eng breet Palette vu Buedemfeuchtigkeitbedéngungen ze spieren an unzepassen ass elo méi wichteg wéi jee.