Ob Hitzestress oder Kälteeinbruch: Pflanzen reagieren oft sehr empfindlich auf schnelle Wetterumbrüche und sorgen damit für Ernteverluste in der Landwirtschaft. Um die Herausforderungen des Klimawandels zu meistern, ist es wichtig, die ablaufenden Mechanismen in den Pflanzenzellen zu kennen. Forschende der Universität Wien und der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTWD) liefern nun Erkenntnisse, die wegweisend für die Züchtung klimaresistenter Kulturpflanzen sein könnten.

Lipidmoleküle in Zellmembran im Visier

Grundlage dafür war die Entwicklung einer neuartigen Analysemethode, die automatisiert und hochpräzise Einblicke in die Pflanzenmembranen liefert. Im Visier stand hier eine spezielle Gruppe von Lipidmolekülen, sogenannte Glycosyl Inositol Phospho Ceramides, kurz GIPCs. Sie treten in den Pflanzenmembranen am häufigsten auf und beeinflussen die Stabilität der pflanzlichen Zellmembranen sowie das Immunsystem, aber eben auch, wie sich Pflanzen an den Umweltstress anpassen.

Neue Analysemethode macht Verhalten bei Hitzestress sichtbar

Die neu entwickelte Methode der Forschenden basiert auf hochauflösender Massenspektrometrie. Sie machte es erstmals möglich, die multiglycosylierten GIPC-Strukturen automatisch zu beschreiben, und zwar bei Gerstenkörnern. Dabei stellten die Forschenden fest, dass sich die Lipidgruppen im Verlauf der Kornentwicklung „dynamisch verändern“ und auf Hitzestress „deutlich reagieren“, wobei es zu einer spezifischen Umstrukturierung bestimmter GIPC-Gruppen kommt.

„Diese Ergebnisse liefern wertvolle Hinweise darauf, wie sich Pflanzen an steigende Temperaturen anpassen und können langfristig zur Züchtung klimastabiler Sorten beitragen“, schreiben die Forschenden.

bb