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Keimlinge in Warteschleife

Chance vertan, könnte man denken, wenn ein Samenkorn zur falschen Zeit beschließt zu keimen. Ist es etwa zu kalt oder hat eine Dürre dem Boden das lebensnotwendige Nass entzogen, so sieht es für seine Lebenserwartung schlecht aus. Doch weit gefehlt. Auch Pflanzen bekommen eine zweite Chance. Im Dornröschenschlaf können sie nochmal dreißig Tage die widrigen Umstände überdauern, bis sich die äußeren Bedingungen verbessern und das Keimen dann erfolgreich fortsetzen. Verantwortlich hierfür ist ein Pflanzenhormon, mit dem Botaniker liebäugeln. Denn die Kontrolle über den Zeitpunkt der Keimung gelingt bislang nicht immer und bringt Verluste beim Saatgut mit sich.
Manchmal vertun sich auch Samen mit dem richtigen Zeitpunkt. Ist der Boden etwa knochentrocken, hat der kleine Keimling ein Problem. Denn im letzen Reifestadium dehydrierte der Samen, bis er nur noch einen Wassergehalt von fünf bis 15 Prozent aufweist, und benötigt deshalb ganz dringend Wasser zum Wachsen. Bislang dachten Botaniker, dass der Prozess der Keimung, einmal angeschaltet, keinen Stopp- oder Wendepunkt kennt, sondern ohne Sorge um Verluste durchgezogen wird. Doch Pflanzen regulieren dies viel ausgefeilter als angenommen. Verantwortlich hierfür ist das Pflanzenhormon Abscisinsäure (ABA), das etliche Aufgaben erfüllt. Bei adulten Pflanzen regelt es den Wasserhaushalt, indem bei Wassermangel die Abgabe des kostbaren Nass durch spezielle Blattöffnungen, die Stomata, reduziert wird.

Auf Samen hat es sogar zweierlei Einfluss. In hohen Konzentrationen hemmt es die Keimung. Doch ist der Prozess unter falschen Umweltbedingungen gestartet, kann ABA offenbar auch das weitere Wachstum der Samen um bis zu dreißig Tage anhalten, berichten Forscher der Rockefeller University. Als Modell diente ihnen das Lieblingskind der Pflanzengenetiker: das schnellwachsende Wildkraut Arabidopsis thaliana. Luis Lopez-Molina und Sebastien Mongrand bemerkten, dass die Samen in Anwesenheit des Hormons ABA nicht sofort grünten, sondern erst einmal eine kurze Erholungspause einlegten. So konnten die empfindlichen Keimlinge schädliche Umweltweinflüsse unbeschadet überstehen. Beteiligt an diesem Kontrollsystem mit doppeltem Boden ist ein zweites pflanzliches Hormon: das erst kürzlich entdeckte ABI5. Genetisch veränderte Pflanzen, die einen Überschuss an ABI5 produzieren, können den zweiten Kontrollpunkt nur mit Hilfe von ABA einhalten. In seiner Abwesenheit bekommen die Keimling keine Gnadenfrist und müssen mit dem Wachstum beginnen – äußere Bedingungen hin oder her. Hieraus schlussfolgerten die Wissenschaftler, dass ABI5 vom Hormon ABA aktiviert wird.

Doch die interessanteste Entdeckung ist der geringe Wasserverlust von Pflanzen, die ABI5 in übermäßig großen Mengen herstellt. Eine Dürre kann ihnen somit weit weniger anhaben als ihren unveränderten Artgenossen. "Eine normale Pflanze verliert Wasser. Eine transgene Linie, die ABI5 überproduziert, verliert langsamer Wasser. Möglicherweise ist sie überempfindlich gegen ABA", beurteilt Lopez-Molina die Ergebnisse des Teams. So hoffen die Forscher, dass sie den Zeitpunkt der Keimung über dieses Protein bestimmen können. Denn bislang keimen viele Samen zu früh, noch im Sack, bevor sie die Erde erreichen. Eine Lösung wäre, die Keimung nur ein wenig zu induzieren und dann die Wasserversorgung zu unterbinden, um sie in einem Wartezustand zu halten. Ist der richtige Zeitpunkt dann gekommen, könnten alle brav auf einmal keimen.

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