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Wettervorhersagetechnologien und hellseherische Murmeltiere gehören zu den Werkzeugen, mit denen wir Menschen vorhersagen, wann der Frühling kommt. Wenn bunte Blumen und Blätter von Pflanzen platzen, wissen wir endlich, dass es hier ist. Aber woher wissen Pflanzen, dass es Zeit ist, Frühlingsblumen auszustellen?

Pflanzen haben kein Nervensystem, um die wärmenden Temperaturen zu spüren, noch haben sie Augen, um zu sehen, dass die Tage länger werden. Sie haben jedoch ihre eigenen Formen für jeden dieser Sinne, erklärt Assistenzprofessor Ullas Pedmale. Sie verwenden sowohl Temperatur als auch Tageslänge, um herauszufinden, wann es Zeit ist zu blühen, denn, er sagt, Dies ist eine so große Entscheidung, dass „sie doppelt sicher sein wollen.“

Pedmales Labor untersucht, wie Pflanzen auf ihre Umwelt reagieren, was „sehr wichtig ist, da sich Pflanzen nicht bewegen können und die Umwelt einen enormen Einfluss auf ihr Wachstum und Überleben hat.“

In dieser Folge des Base Pairs Podcasts von CSHL spricht Professor Zachary Lippman darüber, wie er mit CRISPR-Genbearbeitung eine früh blühende Tomatensorte geschaffen hat, die besser für die Herausforderungen des Klimawandels geeignet ist.

Ein paar Tage frühwarmes Wetter reichen nicht aus, um Pflanzen zur Blüte zu bringen, da sie erkennen können, dass die Tage noch kurz sind. Es ist ähnlich, wie Menschen mehrere Sinne verwenden, um ein zusätzliches Maß an Sicherheit zu erlangen, sagt Pedmale. Er vergleicht den Prozess mit einer Person, die eine frisch gestrichene Wand testet: „Sie können visuell erkennen, dass es trocken ist, aber Sie werden es auch anfassen, um sicherzustellen, dass es nicht klebrig ist.“

Das Äquivalent des Sehens in Pflanzen ist bemerkenswert ausgeklügelt. Während ein Mensch Sonnenlicht als weiß sieht, hat eine Pflanze „Augen, um all diese verschiedenen Farben im Sonnenlicht zu sehen“, sagt Pedmale. Das menschliche Auge nimmt verschiedene Lichtfarben mithilfe von Strukturen wahr, die als Photorezeptoren bezeichnet werden. Pflanzen haben ihre eigenen Photorezeptoren, die in ihre Blattzellen eingebettet sind, von denen einige es ihnen ermöglichen, Farben zu sehen, die wir nicht sehen können. Zum Beispiel „fernrotes Licht ist etwas, das wir nicht sehen können, aber eine wichtige Rolle bei der Blüte spielt“, so Pedmale.

Far-rotes Licht warnt Pflanzen über andere Pflanzen sind um sie herum, die das Sonnenlicht und andere wertvolle Ressourcen zu entreißen. Je mehr benachbarte Pflanzen, desto höher ist der Anteil an fernrotem Licht. Wenn eine Pflanze ein hohes Maß an fernrotem Licht wahrnimmt und erkennt, dass sie Konkurrenz in der Nähe hat, „wird sie größer, um Licht einzufangen, früh zu blühen und weniger Samen zu produzieren, damit sie ihren Lebenszyklus beenden kann“, sagt Pedmale.

Dieser Ansatz „Lebe schnell, stirb jung“ wird als Schattenvermeidungsreaktion bezeichnet. In der Landwirtschaft ist es ein „großes Problem, weil es den Ernteertrag reduziert“, erklärt Pedmale. Indem er untersucht, wie Pflanzen Informationen über Licht und andere Aspekte ihrer Umgebung nutzen, um ihr Wachstum zu steuern, hofft er, Wege zu finden, um ungünstige Schattenvermeidungsreaktionen in Kulturpflanzen zu minimieren. Wir träumen vielleicht von frühen Blumen, wenn sich ein langer Winter hinzieht, aber Pedmales Forschung erinnert uns daran, dass unser Leben davon abhängt, dass Pflanzen das richtige Timing bekommen.