Gene gegen die Trockenheit

Der Klimawandel führt zu immer intensiveren Dürreperioden in Europa. Die Trockenheit setzt auch den Wäldern stark zu. Schon seit längerem überlegen sich Waldschützer ganz genau, welche Bäume sie für die Aufforstung pflanzen sollen. Forscher vom Institut für Ökologie, Evolution und Diversität der Goethe-Universität haben nun Gene in Eichen identifiziert, die die Bäume resistenter gegen die Dürre machen könnten. Die Ergebnisse veröffentlichten sie im Fachmagazin „Plant Gene“.

In der Studie haben die Biologen die Gene von drei verschiedenen Eichenarten untersucht: der heimischen Stieleiche, der südeuropäischen Flaumeiche und der ebenfalls südeuropäischen Steineiche.

Die Bäume waren zum Zeitpunkt der Untersuchung neun Jahre alt, sie waren von der Darmstädter Forstbaumschule zur Verfügung gestellt worden und wurden nun im Wissenschaftsgarten der Goethe-Universität unter kontrollierten Bedingungen Trockenstress ausgesetzt. Bei ihrer Analyse achteten die Forscher auf zwölf Gene, die durch vorangegangene Studien bereits als potenziell bedeutsam für die Resistenz gegenüber Trockenheit ausgemacht wurden.

Entgegen vorheriger Studien, in denen meist nur eine Probe nach einer kurzen Dürreperiode analysiert wurde, untersuchten die Forscher die Bäume und ihre Gene nun über zwei Jahre hinweg. Acht Mal entnahmen sie Proben, analysierten diese und schauten, wie aktiv die zwölf Gene abgelesen und in Genprodukte umgewandelt wurden.

So erstellten sie Expressionsprofile für die einzelnen DNA-Sequenzen. Bei einigen Genen konnten sie so vorherige Funde an krautigen Pflanzen bestätigen, die darauf hinwiesen, dass die Gene während extremer Trockenperioden verstärkt abgelesen werden. Bei anderen Genen war dieser Mechanismus bisher noch nicht bekannt.

„Wenn wir wissen, wie Baumarten auf der molekularen Ebene auf Trockenheit reagieren, verstehen wir besser, wie sich der Klimawandel auf die europäischen Wälder auswirkt“, sagt Peter Kotrade, Erstautor der Studie und Biologe am Institut für Ökologie, Evolution und Diversität am Fachbereich Biologie der Goethe-Universität.

„Unsere Studie bestätigt vorherige Ergebnisse an Modellpflanzen zum ersten Mal an Waldbäumen und zeigt zudem detaillierte Expressionsmuster für die ausgewählten Gene. Das trägt zum Verständnis der molekularen Reaktion von Eichen auf Dürreperioden bei. Künftig könnte dieses Wissen dazu genutzt werden, um bei Waldbegründungen und Aufforstungen auszuwählen, welche Bäume gepflanzt werden“, so der Biologe weiter.

Peter Kotrade, M. Sc., Institut für Ökologie, Evolution und Diversität, Biowissenschaften, Campus Riedberg, +49(0)69-79842188, kotrade@em.uni-frankfurt.de

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352407319300265