Ein Forschungsteam des Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), einem gemeinsamen Zentrum des Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) und der Universitat Politècnica de València (UPV), hat entscheidende zelluläre, genetische und molekulare Mechanismen identifiziert, die zwei gleichzeitig ablaufende Wachstumsprogramme in Pflanzenstängeln koordinieren: longitudinal (Höhe) und radial (Dicke). Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Current Biology veröffentlicht.
Javier Agustí, ein Forscher am IBMCP und Koordinator der Studie, erklärte: "Diese Koordination ist entscheidend dafür, dass sich die Stängel der Pflanzen in angemessenen Proportionen entwickeln, um eine ausreichende Stabilität durch das radiale Wachstum zu gewährleisten, das die longitudinale Expansion erleichtert. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Mechanismus, den wir identifiziert haben, wahrscheinlich in der überwiegenden Mehrheit der Pflanzenarten auftritt."
Die Studie umfasste auch Experten des Plant Science Center (UPSC) an der Universität Umeå in Schweden, die mit zwei verschiedenen Arten arbeiteten: der Modellpflanze Arabidopsis thaliana, einer krautigen Art, und dem Pappelbaum.
Diese Forschung dient als Modell, um zu verstehen, wie verschiedene Wachstumsprogramme während der Entwicklung von Organen in mehrzelligen Organismen koordiniert werden. Agustí erklärte, dass man eine Analogie bei Menschen ziehen könnte, die sich auf die Entwicklung eines Gliedes bezieht, bei der das Wachstum von Knochen, Sehnen, Muskeln und Haut koordiniert werden muss, um abnorme Formen zu vermeiden.
Die Untersuchung dieser Mechanismen in Pflanzenstängeln ist vorteilhaft, da nur zwei Wachstumsprogramme koexistieren: longitudinal und radial, was die Identifizierung grundlegender Koordinationsprinzipien erleichtert, die möglicherweise auch für andere biologische Systeme gelten.
Der Pflanzenstängel, insbesondere bei Bäumen, besteht aus Geweben, die die meiste Biomasse im Boden ansammeln und Holz bilden. Das Verständnis der Koordination der Wachstumsprogramme während der Entwicklung der Stängel könnte helfen, die Biomasseproduktion zu maximieren. Agustí betonte: "Die Pflanzenbiomasse besteht aus Kohlenstoffpolymeren, und die Quelle dieses Kohlenstoffs ist atmosphärisches CO2. Darüber hinaus ist Holz ein erneuerbares Material, das die ökologische Produktion in bestimmten Branchen, wie dem Bauwesen, fördert. Wenn wir die Holzproduktion pro Baum maximieren—zum Beispiel durch Eingriffe in die Koordination der Wachstumsprogramme während seiner Entwicklung—würden wir nicht nur unsere Möglichkeiten zur ökologischen Produktion verbessern, sondern auch zur Reduzierung der atmosphärischen CO2-Werte beitragen."