Eine seltsame und wunderbare Orchidee in Westaustralien lebt ihren gesamten Lebenszyklus unter der Erde.
EIN Rhizanthella gardneri Aus der tief vergrabenen Zwiebel sprießen Capitulum (Kopf mit kleinen Blütchen). Bildnachweis: Dr. Etienne Delannoy
Schön und bizarr, Rhizanthella gardneri ist eine vom Aussterben bedrohte Orchideenart im Bundesstaat Western Australia, die ihren gesamten Lebenszyklus unter Tage verbringt. Es ist ein Parasit, der einer Pilzart Nahrung entzieht, die symbiotisch mit den Wurzeln der Besenbürste im Outback von Westaustralien lebt. Obwohl diese unterirdische Orchidee die Fähigkeit zur Photosynthese ihrer eigenen Nahrung verloren hat, behält sie ihre Chloroplasten - Zelluntereinheiten mit ihren eigenen Genen, die in den meisten Pflanzen die Photosynthese durchführen. Rhizanthella gardneri hat die wenigsten Chloroplastengene, die in einer Pflanze gefunden werden, und es handelt sich um Gene, die nicht an der Photosynthese beteiligt sind. Diese verbleibenden Gene und ihre Funktionen könnten neue Einblicke in kritische Prozesse im Leben von Pflanzen liefern.
Diese ungewöhnliche Orchidee ist vom Aussterben bedroht. Es gibt nur 50 bekannte Pflanzen in freier Wildbahn, die an fünf Standorten in Westaustralien zu finden sind. Aufgrund seiner Seltenheit sind die Standorte der Orchideen ein Geheimnis. Sie sind auch sehr schwer zu finden. Professor Mark Brundrett vom Wheatbelt Orchid Rescue Project sagte in einer Pressemitteilung:
Wir brauchten jede Hilfe, die wir bekommen konnten, da es oft Stunden dauerte, unter Sträuchern auf Händen und Knien zu suchen, um nur eine unterirdische Orchidee zu finden!
Teilweise geschlossen Rhizanthella gardneri Das Capitulum befand sich nur wenige Zentimeter unter der Erde. Bildnachweis: Dr. Etienne Delannoy
Rhizanthella gardneri führt ein sehr eigenartiges Leben. Die Pflanze verbringt ihren gesamten Wachstumszyklus unter der Erde. Selbst wenn es blüht, befinden sich die Blüten einige Zentimeter unter der Bodenoberfläche. Im Gegensatz zu den meisten anderen Pflanzen stellt diese Orchidee keine Photosynthese ihrer eigenen Nahrung her, sondern entwickelt stattdessen eine parasitäre Beziehung zu einem Pilz, der mit den Wurzeln des Besenstrauchs in Verbindung steht. (Bestimmte Arten von Pilzen leben symbiotisch mit einigen Arten von Pflanzen - die Pilze versorgen die Pflanzen mit Mineralstoffen und Wasser, und die Wirtspflanzen versorgen die Pilze wiederum mit photosynthetisierten Kohlenhydraten.) Dr. Etienne Delannoy, der Hauptautor eines Wissenschaftlers Papier über Rhizanthella gardneri kürzlich veröffentlicht in Molekularbiologie und Evolution, sagte EarthSky,
Ja, das ist wirklich eine erstaunliche Pflanze! Beispielsweise besteht eine sehr enge Beziehung zwischen Orchidee, Pilz und Besenstrauch, sodass die Samen dieser Orchidee nur dann keimen können, wenn sie von diesem bestimmten Pilz befallen sind, vorausgesetzt, der Pilz mykorrhiert den Besenstrauch . Die Samen sind fleischig, was für Orchideen einzigartig ist. Sie können von Ratten gefressen werden und keimen immer noch.
Während das ungewöhnliche Leben dieser Orchidee sicherlich die Phantasie anregt, birgt es ein weiteres Geheimnis tief in seinen Zellen.
Nahaufnahme der einzelnen Blüten in einem dunklen Rhizanthella gardneri Capitulum. Bildnachweis: Dr. Etienne Delannoy
Die Photosynthese ist der Prozess, bei dem Pflanzen mithilfe des Sonnenlichts Wasser und Kohlendioxid in Sauerstoff und Zucker umwandeln. Dies geschieht in Chloroplasten - Organellen in Pflanzenzellen, die den Blättern ihre grüne Farbe verleihen. Organellen sind Untereinheiten in Zellen mit einer bestimmten Funktion und enthalten ihre eigene DNA. Wissenschaftler vermuten, dass Chloroplasten von frei lebenden photosynthetischen Mikroben stammen, die als Cyanobakterien bezeichnet werden und in Zellen eingebaut wurden, die sich schließlich zu Pflanzen entwickeln würden. Im Laufe der Evolution gingen einige der Cyanobakterien-Gene in Chloroplasten verloren oder wurden in den Zellkern der Pflanzenzellen exportiert.
Die meisten Pflanzen und Algen haben ungefähr 110 Gene in ihren Chloroplasten, aber nicht alle dieser Gene sind für die Photosynthese kodiert. Das Aussortieren der Funktionen dieser anderen Gene in Photosyntheseanlagen war schwierig. Die Zellen in der nicht photosynthetisierenden Untergrundorchidee behalten jedoch ihre Chloroplasten bei, und diese Chloroplasten sollten nur Gene enthalten, die für andere Funktionen als die Photosynthese codieren. Dr. Delannoy und sein Team sequenzierten das Chloroplastengenom von Rhizanthella gardneri und stellte fest, dass es nur 37 Gene hat, die kleinste Anzahl, die in Pflanzen bekannt ist. Diese 37 Gene enthalten die Anweisungen zur Synthese von vier wichtigen Pflanzenproteinen. Diese Entdeckung hat einen bedeutenden Schritt zum Verständnis des vollen Zwecks von Chloroplasten in Pflanzenzellen geleistet und könnte Wissenschaftlern helfen, die Evolution und Funktionen anderer Zellorganellen zu verstehen.
Vollständig offen Rhizanthella gardneri Capitulum an der Basis von a Melaleuca uncinata (Besenstrauch) Stamm. Bildnachweis: Dr. Etienne Delannoy
Rhizanthella gardneri, eine Orchidee, die ihr ganzes Leben unter der Erde lebt, braucht keine Photosynthese, die zu einem Parasiten für einen Pilz geworden ist, der eine symbiotische Beziehung zu einer Art holzigem Strauch im Outback von Westaustralien unterhält. Im Vergleich zu anderen Pflanzen hat diese Orchidee die geringste Anzahl von Genen in ihrem Chloroplasten (eine Untereinheit der Pflanzenzelle, die über ein eigenes Genom verfügt). Eine Hauptfunktion von Chloroplasten in Pflanzen ist die Photosynthese. Da diese Orchidee jedoch nicht mehr photosynthetisiert, erfüllen die in ihren Chloroplasten verbliebenen Gene, die sich auch in anderen Pflanzen befinden, einen anderen Zweck. Durch das Verständnis der Funktionen in den Chloroplasten von Rhizanthella gardneri erhalten Wissenschaftler wertvolle Einblicke in diese unterirdische Orchidee in Westaustralien sowie in Prozesse, die für das Pflanzenleben unerlässlich sind.
Nahaufnahme der einzelnen Blüten in einem weißen Rhizanthella gardneri Capitulum. Bildnachweis: Dr. Etienne Delannoy
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