Wetenschap
Het ontrafelen van de metabolische mysteries van grasmatten onder hittestress
Een onderzoeksteam heeft de belangrijkste verschillen in de metabolische samenstelling tussen eenjarig blauwgras en kruipend struisgras onder hittestress geïdentificeerd, waarbij specifieke metabolieten worden onthuld die verband houden met hittetolerantie. De bevindingen onderstrepen het potentieel om deze metabolieten te gebruiken als biomarkers voor het kweken van veerkrachtiger grasgrasvariëteiten.
Dit onderzoek is veelbelovend voor het verbeteren van grasbeheerstrategieën, waardoor wordt gegarandeerd dat golfbanen en sportvelden gras van hoge kwaliteit kunnen behouden ter verdediging tegen stijgende temperaturen en klimaatschommelingen.
Jaarlijkse bluegrass (P. annua L.) is een populair grasgras voor het koele seizoen op golfbanen over de hele wereld, bekend om zijn prestaties in milde klimaten zoals de Pacific Northwest, maar worstelt met hittestress in warmere overgangszones.
Ondanks de historische classificatie als onkruid vanwege de lage hittetolerantie, hebben recente verschuivingen in de managementpraktijken de teelt ervan naast kruipend struisgras (A. stolonifera) aangemoedigd. De gevoeligheid van P. annua voor hitte-geïnduceerde stress leidt echter tot een vroege achteruitgang van de graskwaliteit, wat uitdagingen met zich meebrengt voor het behoud van esthetisch aantrekkelijke greens.
Een onderzoek gepubliceerd in Grass Research op 19 april 2024 heeft tot doel de fysiologische en metabolische verschillen tussen P. annua en A. stolonifera onder hittestress te onderzoeken, met als doel de veerkracht van deze grassen te vergroten in het licht van de stijgende temperaturen als gevolg van klimaatverandering.
In deze studie beoordeelden onderzoekers de fysiologische reacties en metabolische veranderingen van P. annua en A. stolonifera onder omstandigheden van hittestress. Door middel van rigoureuze tests, waaronder het meten van de kwaliteit van het gras (TQ), het percentage groene bladbedekking en lekkage van bladelektrolyten (EL), werden significante verschillen waargenomen in de manier waarop elke soort omging met hittestress.
De resultaten toonden aan dat A. stolonifera een hogere TQ behield en minder afname van de groene bladerdakbedekking vergeleken met P. annua, die meer uitgesproken schade opliep. Metabolisch gezien identificeerde vloeistofchromatografie-massaspectrometrie (LC-MS) 55 metabolieten die veranderden onder hittestress.
Met name A. stolonifera vertoonde een gereguleerde respons met 17 omhoog-gereguleerde en 22 omlaag-gereguleerde metabolieten, in tegenstelling tot de ernstiger reactie van P. annua waarbij 21 omhoog-gereguleerde en 26 omlaag-gereguleerde metabolieten betrokken waren.
Deze resultaten duiden op een sterkere veerkracht bij A. stolonifera als gevolg van een gunstiger metabolische aanpassing tijdens hittestress, wat potentiële doelen benadrukt voor het verbeteren van de hittetolerantie in grasgrassen door middel van metabolische engineering.
Volgens de hoofdonderzoeker van het onderzoek, Bingru Huang, "is het begrijpen van de mechanismen voor de verschillende reacties van P. annua en A. stolonifera van groot belang voor het ontwikkelen van strategieën om de grasgrasprestaties van grassoorten in het koele seizoen te verbeteren in gebieden met chronische hittestress en verwachte opwarming van de aarde.”
Samenvattend vergroot dit werk niet alleen ons begrip van de grasbiologie onder klimaatstressoren, maar baant het ook de weg voor toekomstige toepassingen in genetische verbetering en grasbeheerpraktijken.
Concreet zouden de opgedane inzichten kunnen leiden tot de ontwikkeling van genetisch gemodificeerde grassen met verbeterde hittetolerantie, die praktische oplossingen bieden voor het behoud van groene ruimten in steeds warmere klimaten.