Signalmolekül lässt Pflanze an Trockenheit erinnern
Ein bei Tieren und Menschen aktiver Botenstoff des Nervensystems sorgt auch bei Pflanzen für eine Art Gedächtnis bei Trockenheit und reguliert den Wasserhaushalt, wie Würzburger Forschende herausfanden.
Hitze und Dürre setzen Nutzpflanzen seit Jahren vermehrt zu und sorgen vielerorts für Ernteverluste. Experten gehen davon aus, dass in Folge des Klimawandels Pflanzen immer öfter unter Wassermangel leiden werden. Rainer Hedrich von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg forscht seit Jahrzehnten zum Wasserhaushalt von Pflanzen. Gemeinsam mit Forschenden der Universität Adelaide in Australien stieß der Würzburger Pflanzenwissenschaftler nun auf einen völlig neuen Mechanismus, der den Wasserverlust steuert.
Wie das Team im Fachjournal Nature Communications berichtet, nutzen Pflanzen bei Trockenheit ein Signalmolekül, das auch bei Menschen und Tieren vorkommt. Dabei handelt es sich um einen Botenstoff des Nervensystems namens Gamma-Aminobuttersäure – kurz GABA. Der Studie zufolge tauchte das Signalmolekül bei Pflanzen nun im Zusammenhang mit gedächtnisähnlichen Vorgängen auf. Mithilfe von GABA erinnerte sich die Pflanze an trockene Tage und begrenzte daraufhin bei Trockenheit den Wasserverlust.
Stignalmolekül steuert Porenöffnung der Blätter
Das Team beschreibt, dass die Menge des Signalmoleküls im Pflanzengewebe im Laufe eines Tages zunahm, je trockener es war. Die GABA-Menge habe dann am nächsten Morgen bestimmt, wie weit die Pflanze ihre Blattporen öffne. Die Öffnungsweite der Poren bestimmt den Wasserverlust der Pflanze. „Dass wir jetzt unerwartet auf eine völlig neue Strategie des Wassersparens gestoßen sind, gehört zu den größten Überraschungen in meinem Forscherleben“, sagt Hedrich.
Die GABA-Wirkung konnten die Forschenden bei verschiedenen Ackerfrüchten nachweisen. „Unter dem Einfluss von GABA schließen zum Beispiel Gerste, Saubohnen und Sojabohnen ihre Blattporen“, wie Matthew Gilliham von der Universität Adelaide erklärt. Auch bei Laborpflanzen, die durch Mutationen mehr GABA produzieren als normal, war dieser Effekt nachweisbar. Experimente zeigten, dass diese Mutanten weniger Wasser benötigen und eine Trockenheit länger überstehen.
Instrument zur Züchtung trockentoleranter Pflanzen
GABA ist damit ein weiteres Signalmolekül, das den Wasserhaushalt bei Pflanzten reguliert – jedoch auf einen völlig anderen Wirkmechanismus setzt. Die neuen Erkenntnisse zum Wasserspar-Mechanismus sind ein wichtiges Instrument, um neue Pflanzen zu züchten, die auch mit wenig Wasser auskommen und trotzdem gute Erträge liefern.
bb
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