de.wedoany.com-Bericht: Ein Forschungsteam der Chonnam National University in Südkorea hat ein Reisgen namens OsFeSOD3 entdeckt, das reaktive Sauerstoffspezies (ROS) abbaut und gleichzeitig die Chloroplastenentwicklung unterstützt, wodurch der Kornertrag von Reis unter Trockenheitsbedingungen um 33 bis 42 % gesteigert wird. Die Studie wurde am 17. Dezember 2025 online im Plant Biotechnology Journal, Band 24, Ausgabe 4 (2026), veröffentlicht.
Das Forschungsteam wurde von Professor Geupil Jang geleitet. Mittels Zeitraffer-Bildgebung der zellulären ROS-Dynamik und genetischer Analysen bestätigten die Forscher, dass die trockenheitsinduzierte ROS-Akkumulation hauptsächlich in den Chloroplasten beginnt und sich dann auf die gesamte Zelle ausbreitet. Eine erhöhte Expression von OsFeSOD3 senkt den ROS-Spiegel in den Chloroplasten, begrenzt die gesamtzellulären Schäden und verbessert die Trockentoleranz der Reispflanzen. Professor Jang erklärte, dass die Chloroplastenentwicklung sehr empfindlich auf Umweltstress wie Trockenheit reagiere, was eng mit Wachstumshemmung und Ertragsrückgang unter Stressbedingungen zusammenhänge.
OsFeSOD3 kodiert eine in Chloroplasten lokalisierte Eisen-Superoxiddismutase. Die Studie zeigte zudem, dass dieses Protein als Bestandteil des plastidären RNA-Polymerase-Komplexes (PEP-Komplex) fungiert, indem es durch direkte Interaktion mit anderen PEP-Komplex-Proteinen die Chloroplastenbiogenese reguliert und so Stressschutz mit der Aufrechterhaltung der Photosynthesekapazität verbindet. Diese Doppelfunktion ermöglicht es dem Gen, unter widrigen Bedingungen gleichzeitig die Chloroplastengesundheit und das Pflanzenüberleben zu unterstützen.
Zur Bewertung der landwirtschaftlichen Bedeutung führte das Team über zwei aufeinanderfolgende Wachstumsperioden Feldversuche durch. Reispflanzen mit Überexpression von OsFeSOD3 erzielten unter Trockenheit einen um 33–42 % höheren Kornertrag als Wildtyp-Pflanzen. Die Ertragssteigerung war hauptsächlich auf eine verbesserte Kornfüllung und eine erhöhte Kornanzahl zurückzuführen. Mit CRISPR-Cas9 erzeugte Knockout-Pflanzen dieses Gens zeigten schwere Chloroplastendefekte, die sich in albinotischen Blättern und Wachstumsstörungen äußerten, was seine entscheidende Rolle in der normalen Entwicklung unterstreicht.
Diese Entdeckung könnte dazu beitragen, den Zielkonflikt zwischen Produktivität und Stresstoleranz in der Pflanzenzüchtung zu lösen. Da Klimastress wie Dürren und Hitzewellen zunimmt, könnte die Nutzung von OsFeSOD3 zur Züchtung von Kulturpflanzen, die auch unter widrigen Bedingungen Erträge liefern, zur Sicherung der Nahrungsmittelversorgung in gefährdeten Regionen der Welt beitragen.
Titel der Originalarbeit: OsFeSOD3 Functions as an Enzymatic Component of the PEP Complex, Bifunctionally Regulating Chloroplastic ROS Metabolism and Chloroplast Biogenesis in Rice. Zeitschrift: Plant Biotechnology Journal, Band 24, Ausgabe 4 (2026). DOI: https://doi.org/10.1111/pbi.70508
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