Jasminpflanzen sind vor allem für ihre strahlend weißen Blüten und ihren frühsommerlichen, frischen Duft bekannt. Dieser Duft basiert auf dem Phytohormon Jasmonsäure. Das Pflanzenhormon trägt seinen Namen, weil es zuerst bei der Jasminpflanze entdeckt wurde, tatsächlich aber auch von anderen Pflanzen produziert wird, wenn diese von Insekten angefressen oder mechanisch verletzt werden. Die Säure verursacht dann eine Abwehrreaktion zum Schutz der Pflanze und wird von manchen Arten sogar über die Luft weitergegeben, sodass auch Nachbarpflanzen vor Angreifern gewarnt werden. Nun haben Würzburger Forscher eine weitere Funktion des wichtigen Pflanzenhormons entdeckt: Die Jasmonsäure ist auch Teil der Regulation von Blattporen.

Auch Ackerschmalwand verwendet Jasmonsäure-Signalweg

Blattporen, auch Atmungsporen oder Stomata genannt, sind die Schleusen, an denen die für die Photosynthese essenzielle Aufnahme von Kohlendioxid stattfindet. In der Regel befinden sich die Stomata an den Pflanzenblättern und werden jeweils von zwei Schließzellen gebildet. Das Pflanzenhormon Abscisinsäure (ABA) ist ein Schlüsselsignal, das zum Schließen der Stomata führt. Besonders bei Trockenheit ist es wichtig, dass die Stomata geschlossen werden, da die Pflanzen sonst zu viel Wasser verlieren.

Wie Pflanzenbiologen der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) in der Fachzeitschrift „Developmental Cell“ berichten, reicht auch eine mechanische Verletzung der Blätter aus und die Blattporen schließen sich schnell  – und zwar nicht nur beim verwundeten Blatt, sondern auch bei den benachbarten Blättern. „Dieser bislang nicht beobachtete Effekt legte nahe, dass in den Schließzellen der Jasmonsäure-Signalweg aktiviert wird“, erklärt der Leiter der Studie, Dirk Becker. Mithilfe eines Sensor, mit dem sich der Jasmonsäure-Signalweg in lebenden Zellen verfolgen lässt, konnten die Würzburger zusammen mit französischen Pflanzenbiologen diesen Effekt an der Modellpflanze Ackerschmalwand beobachten.

Zwei Hormone, eine Funktion: schließen der Stomata

Um den molekularen Mechanismus zu entschlüsseln, untersuchten die Pflanzenphysiologen anschließend Arabidopsis-Mutanten, die nicht auf Jasmonsäure reagieren. Das Ergebnis: Der Kaliumkanal GORK hat eine zentrale Bedeutung für das Schließen der Stomata. In Kooperation mit Münsteraner und Münchner Forschern konnte zudem eine Calcium-abhängige Proteinkinase identifiziert werden, welche die Aktivität des GORK-Kaliumkanals reguliert. Das Forscherteam identifizierte zusätzlich einen Hemmstoff des Jasmonsäure-Signals in Schließzellen. Diese Protein-Phosphatase ABI2 wirkt der Kinase-vermittelten Kanalaktivierung entgegen.

„Interessanterweise ist ABI2 der Ko-Rezeptor für das pflanzliche Trockenhormon ABA. Das deutet darauf hin, dass sich die beiden Pflanzenhormone Jasmonsäure und Abscisinsäure hier überlagern“, erklärt Becker. Allerdings wisse man noch nicht, wie die Jasmonsäure den Signalweg der Abscisinsäure beeinflusst. Darum will das JMU-Team nun untersuchen, ob Jasmonsäure die Abscisinsäure-Biosynthese auslöst oder ob sie auf einer anderen Ebene eingreift.

jmr