Net als mensen en dieren, Planten worden ook geconfronteerd met de uitdaging van klimaatverandering. Naarmate het klimaat warmer en droger wordt, zoeken planten naar manieren om zich aan te passen aan deze nieuwe extreme omstandigheden. A onderzoek gepubliceerd in Global Change Biology door een team van de Universiteit van Liverpool en de Universiteit van Syracuse in de Verenigde Staten, onthult hoe planten hun DNA aanpassen om te overleven in een veranderende omgeving.
De afgelopen 15 jaar hebben onderzoekers onderzocht hoe een reeks plantensoorten in een grasland nabij Buxton, VK, reageren op extreme weersomstandigheden, zoals intense droogtes y zware regenval. De resultaten waren verrassend: deze veranderende omstandigheden hebben genetische veranderingen in de planten teweeggebracht, een fenomeen dat wetenschappers "evolutionaire redding".
Dr. Raj Whitlock, hoogleraar ecologie aan het Institute of Integrative Biology van de Universiteit van Liverpool, benadrukte het feit dat planten veranderingen in hun genetische diversiteit In zo'n korte tijd is dit een verbazingwekkende ontdekking, aangezien men normaal gesproken denkt dat planten veel langer nodig hebben om zich aan te passen aan klimaatschommelingen. Dit zou een verklaring kunnen zijn voor het vermogen van de bestudeerde soorten om te gedijen in veeleisende omgevingsomstandigheden. In deze context is het belangrijk om te begrijpen hoe planten zich aanpassen aan klimaatverandering.
Het onderzoek werd uitgevoerd in de Laboratorium voor klimaatveranderingseffecten in Buxton (BCCIL), waarbij het klimaat sinds 1993 experimenteel wordt gemanipuleerd om te observeren hoe planten op dergelijke veranderingen reageren.
Ondanks de fascinerende bevindingen, Klimaatverandering blijft een enorme uitdaging voor de meeste plantensoorten ter wereld. Ze moeten zich allemaal aanpassen aan een klimaat dat voortdurend verandert. Planten die te maken krijgen met stijgende temperaturen, zoutgehalte, langdurige droogte en andere stressfactoren, maken gebruik van verschillende mechanismen om te overleven. Dit is ook zichtbaar in de ecosystemen van de Middellandse Zee, die bijzonder kwetsbaar zijn.
De mechanismen die planten gebruiken om zich aan te passen, omvatten wijzigingen in hun groei en metabolisme, de regulering van huidmondjes, de poriën die de uitwisseling van gassen en water mogelijk maken, en veranderingen in de expressie van genen die beschermende en antioxiderende eiwitten coderen. Elk van deze mechanismen heeft een specifiek effect op de vitale functies van planten en is cruciaal voor hun overleving onder ongunstige omstandigheden.
Onlangs zijn de volgende zaken geïdentificeerd: Cyclische DOF-factoren (CDF's), een groep essentiële transcriptiefactoren die de reacties van planten op verschillende abiotische stressomstandigheden reguleren. Deze factoren beïnvloeden fundamentele aspecten zoals de bloeitijd en de wortelgroei, maar ook de tolerantie voor verschillende soorten omgevingsstress. Uit recent onderzoek blijkt dat de functies van CDF's behouden blijven bij andere soorten, waaronder landbouwgewassen. Dit is essentieel om de aanpassing van planten aan klimaatverandering.
Aanpassing aan omgevingsstress
Planten worden blootgesteld aan een reeks milieustressoren die door klimaatverandering steeds frequenter en intenser worden. De Sequiais bijvoorbeeld een van de factoren die de grootste invloed heeft op de plantengroei. Bij extreme droogte moeten planten hun huidmondjes sluiten om waterverlies te beperken. Hierdoor wordt hun vermogen tot fotosynthese beperkt.
Het sluiten van de huidmondjes kan echter schadelijk zijn als de temperatuur hoog is. Uit een recent onderzoek is gebleken dat er een moleculair mechanisme bestaat dat het openen en sluiten van huidmondjes regelt, waardoor planten de balans tussen transpiratie en waterbehoud kunnen behouden. Dit signaleringssysteem is van cruciaal belang voor planten die met extreme omstandigheden te maken krijgen. Het zorgt ervoor dat ze snel en efficiënt kunnen reageren op veranderingen in hun omgeving. Om meer te weten te komen over hoe planten overleven in barre omstandigheden, kunt u ons artikel lezen over het overleven van planten in de woestijn.
Bovendien, wanneer planten stress ervaren, epigenetisch geheugen zorgt ervoor dat ze zich deze omstandigheden kunnen herinneren en in de toekomst effectiever kunnen reageren. Deze herinnering kan worden doorgegeven aan het nageslacht, waardoor de overlevingskans in een veranderende omgeving wordt vergroot. Uit recent onderzoek is gebleken dat bomen zich eerdere hitte- of droogteperioden kunnen herinneren. Dit beïnvloedt hun vermogen om met nieuwe stressperioden om te gaan.
Planten gebruiken meerdere biochemische en fysiologische mechanismen om hun groei te behouden en hun cellulaire integriteit te beschermen tegen ongunstige omstandigheden. Deze mechanismen worden doorgaans georganiseerd door een uitgebreide set van stressresponsgenen en complexe netwerken van transcriptiefactoren. Uit onderzoek is gebleken dat de concentraties van plantenhormonen, zoals abscisinezuur en salicylzuur, van cruciaal belang zijn bij het reguleren van deze adaptieve reacties. Hierdoor kunnen planten realtime reageren op veranderingen in de omgeving die hen beïnvloeden.
Inzicht in de manier waarop planten zich aanpassen aan klimaatverandering is ook essentieel voor het ontwikkelen van strategieën om hun overleving op de lange termijn te waarborgen en de landbouwproductie te verbeteren. Nieuwe gewasvariëteiten moeten beter bestand zijn tegen extreme weersomstandigheden om de voedselzekerheid in de toekomst te waarborgen, zoals besproken in het artikel over Behoudlandbouw als praktijk tegen klimaatverandering.
De aanpassing van planten vindt echter niet op zichzelf plaats. Hij klimaatverandering Het heeft gevolgen voor ecosystemen als geheel, wat op zijn beurt gevolgen heeft voor de soortenrijkdom en veerkracht. Daarom is het van groot belang om rekening te houden met de gecombineerde impact van klimaatverandering en menselijke activiteiten op de biodiversiteit en op het vermogen van planten om zich aan deze nieuwe uitdagingen aan te passen.
Planten hebben een opmerkelijk aanpassingsvermogen, maar snelle veranderingen in het klimaat en andere factoren vormen een constante bedreiging. Het is van groot belang dat we onderzoek blijven doen en begrijpen hoe planten op deze veranderingen reageren en hoe we ze kunnen helpen zich aan te passen. Dat is niet alleen goed voor hun overleving, maar ook voor het welzijn van onze planeet.
