Pflanzliche Reaktion bei Hitze: Der Kopf steckt im Boden
Arabidopsis-Pflanzen in der Wachstumskammer. Bildnachweis: Institut für Pflanzenbiologie/TU Braunschweig
„Wird es warm, schüttet die Wurzel eine Vorstufe des Signalstoffes Gibberellin aus, aus die der Spross Hormone für das Wachstum bildet, ein als Thermomorphogenese bekanntes Phänomen“, so Dr. Maria João Pimenta Lange und Professor Theo Lange vom Institut für Pflanzenbiologie der TU Braunschweig.
Als Studienobjekt kam Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) zum Einsatz. In Straßburg wurden genetische Studien mit Hormonmangel-Mutanten durchgeführt. Deren Spross wurde auf Wurzeln von Wildtyp-Pflanzen gepfropft. Diese Konstrukte wurden dann jeweils bei 20°C und 28°C angezogen.
So konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen, dass die Wurzeln eine Hormonvorstufe produzieren. Die Vorstufe wird bei erhöhten Temperaturen verstärkt in den Spross transportiert. Im Spross wird schließlich aus der Vorstufe das Wachstumshormon synthetisiert.
Flexible Regulation des Wachstums bei Temperaturänderungen
Mit diesen Studien konnten die hormonellen Grundlagen der Thermomorphogenese aufgeklärt werden: Der Wurzel-Spross-Transport der Hormonvorstufe sorgt für eine flexible Regulation des Wachstums bei Temperaturänderungen.
Erhöhtes vegetatives Wachstum ist häufig unerwünscht, zum Beispiel bei Zierpflanzen oder Kräutern. In der Landwirtschaft kann das erhöhte Wachstum zu Ertragseinbußen führen, zum Beispiel durch Lagerschäden im Getreideanbau. Unter Lagerschäden versteht man, zum Beispiel, das grossflächige Umknicken von Getreidehalmen.
Steigende Temperaturen durch den Klimawandel können solche Szenarien erheblich fördern. Die Forschungsergebnisse bieten diesbezüglich eine mögliche Lösung: Eine kühle Wurzel – realisiert zum Beispiel durch intelligente Bewässerungsstrategien – könnte erhöhte Ertragssicherheit auch bei steigenden Temperaturen bieten.
Prof. Dr. Theo Lange
Technische Universität Braunschweig
Institut für Pflanzenbiologie
Mendelssohnstrasse 4
38106 Braunschweig
Tel.: 0531 391-5879
E-Mail: theo.lange@tu-bs.de
Camut L, Regnault T, Sirlin-Josserand M, Sakvarelidze-Achard L, Carrera E, Zumsteg J, Heintz D, Leonhardt N, Pimenta Lange MJ, Lange T, Davière J-M Achard P. Root-derived GA12 contributes to temperature-induced shoot growth in Arabidopsis. Nature Plants, DOI: 10.1038/s41477-019-0568-8.
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