News: Kühle Zusammenarbeit
Eine Partnerschaft zwischen Pilzen und Pflanzen bietet sicherlich viele Vorteile für beide Seiten - aber einen größeren Wärmeschutz? Doch genau dies haben Forscher beobachtet.
Sie ist schon ziemlich hart im Nehmen: Dichanthelium lanuginosum, eine Süßgrasart aus dem Westen Nordamerikas. Auch Temperaturschwankungen zwischen 20 und 50 Grad Celsius, wie sie in den vulkanisch aktiven Böden der Lassen-Volcanic- und Yellowstone-Nationalparks vorkommen, machen ihr anscheinend nichts aus. Warum?
Diese Frage stellten sich Regina Redman vom U.S. Geological Survey in Seattle und ihre Kollegen. Sie gruben die Pflanzen mitsamt ihren Wurzeln aus und untersuchten sie auf Auffälligkeiten. Dabei kamen sie in den Wurzeln, den Blättern und den Samenhüllen einem Schimmelpilz der Gattung Curvularia - möglicherweise sogar einer neuen Art - auf die Spur.
Aber in der Erde selbst war seltsamerweise keine Spur vom Pilz zu finden. Kein Wunder: Weitere Experimente zeigten, dass der Schimmelpilz in keimfreier Erde Temperaturen über 40 Grad Celsius nicht überlebt, Verhältnisse, wie sie in den untersuchten Böden während der Sommermonate normal sind. Anscheinend schützt ihn der innige Kontakt mit dem Süßgrases vor der Hitze.
Damit ist zumindest der Nutzen geklärt, den der Pilz aus dieser Pilz-Pflanze-Symbiose zieht. Doch was hat Dichanthelium lanuginosum von der Zusammenarbeit? Um dies zu untersuchen, befreiten die Wissenschaftler die Samenzellen der Gräser von dem Pilz und pflanzten sie in sterilen Sandbehältern ein. Nach einem Monat schließlich impften sie einen Teil der Pflanzen mit Pilzsporen und unterzogen den Rest einer "Schein-Impfung" - sozusagen, um einen Placeboeffekt auszuschließen.
Bei normalen Bodentemperaturen entwickelten sich beide Pflanzengruppen weitgehend gleich. Das änderte sich aber dramatisch, als die Wurzelregion konstant auf 50 Grad Celsius erhitzt wurde: Während die pilzfreien Pflanzen verschrumpelten und gelblichgrüne Flecken bekamen, trotzten ihre Artgenossen mit den Untermietern diesen Bedingungen drei Tage lang.
Noch deutlicher offenbarten sich die Unterschiede, als die Wissenschaftler die Bodentemperatur acht Stunden täglich auf 65 Grad Celsius erhöhten. Die nichtsymbiotischen Pflanzen überlebten keine der Hitzeperioden. Die symbiotischen Gräser dagegen hielten es zehn Tage lang aus. Und die Forscher konnten auch den Pilz aus den überlebenden Testobjekten ebenfalls lebend bergen.
Der naheliegende Schluss: Beide Parteien halten zusammen mehr Hitze aus als allein. Doch lassen sich die Laborergebnisse auch auf die freie Wildbahn übertragen? Redman und ihre Kollegen machten die Probe aufs Exempel. Sie pflanzten befallene und pilzfreie Keimlinge des Süßgrases in pasteurisierter Erde im Mai 2001 an verschiedenen Stellen im Yellowstone-Nationalpark ein.
Und tatsächlich, nach einem Jahr waren in Böden, deren Temperatur nie 40 Grad Celsius überstiegen hatte, die symbiotischen Pflanzen besser gediehen als ihre nichtsymbiotischen Leidensgenossen. In Böden, die diese Temperatur zeitweise überschritten, überlebten sogar nur die pilzbefallenen Pflanzen. Und auch hier konnten die Wissenschaftler wieder nachweisen, dass auch der Pilz in den Pflanzen die unwirtlichen Bedingungen überlebt hatte.
Wahrscheinlich gibt es noch mehr Gründe für die gegenseitige Zusammenarbeit. Aber der Wärmeschutz ist sicherlich einer der interessantesten Aspekte dieser Symbiose. Nur woher dieser Schutz stammt, da sind sich die Forscher noch nicht sicher.
Möglicherweise verteilen die Pilzhyphen in der Pflanze die Wärme besser, sodass diese insgesamt kühler wird. Vielleicht macht der Pilz auch freie Radikale unschädlich, die bei der Hitze entstehen. Oder er dient als Frühwarnsystem, das die Abwehrmaßnahmen des Grases schneller und stärker aktiviert. Es bleibt also noch einiges zu tun, ehe das Geheimnis vollständig gelüftet ist.
Diese Frage stellten sich Regina Redman vom U.S. Geological Survey in Seattle und ihre Kollegen. Sie gruben die Pflanzen mitsamt ihren Wurzeln aus und untersuchten sie auf Auffälligkeiten. Dabei kamen sie in den Wurzeln, den Blättern und den Samenhüllen einem Schimmelpilz der Gattung Curvularia - möglicherweise sogar einer neuen Art - auf die Spur.
Aber in der Erde selbst war seltsamerweise keine Spur vom Pilz zu finden. Kein Wunder: Weitere Experimente zeigten, dass der Schimmelpilz in keimfreier Erde Temperaturen über 40 Grad Celsius nicht überlebt, Verhältnisse, wie sie in den untersuchten Böden während der Sommermonate normal sind. Anscheinend schützt ihn der innige Kontakt mit dem Süßgrases vor der Hitze.
Damit ist zumindest der Nutzen geklärt, den der Pilz aus dieser Pilz-Pflanze-Symbiose zieht. Doch was hat Dichanthelium lanuginosum von der Zusammenarbeit? Um dies zu untersuchen, befreiten die Wissenschaftler die Samenzellen der Gräser von dem Pilz und pflanzten sie in sterilen Sandbehältern ein. Nach einem Monat schließlich impften sie einen Teil der Pflanzen mit Pilzsporen und unterzogen den Rest einer "Schein-Impfung" - sozusagen, um einen Placeboeffekt auszuschließen.
Bei normalen Bodentemperaturen entwickelten sich beide Pflanzengruppen weitgehend gleich. Das änderte sich aber dramatisch, als die Wurzelregion konstant auf 50 Grad Celsius erhitzt wurde: Während die pilzfreien Pflanzen verschrumpelten und gelblichgrüne Flecken bekamen, trotzten ihre Artgenossen mit den Untermietern diesen Bedingungen drei Tage lang.
Noch deutlicher offenbarten sich die Unterschiede, als die Wissenschaftler die Bodentemperatur acht Stunden täglich auf 65 Grad Celsius erhöhten. Die nichtsymbiotischen Pflanzen überlebten keine der Hitzeperioden. Die symbiotischen Gräser dagegen hielten es zehn Tage lang aus. Und die Forscher konnten auch den Pilz aus den überlebenden Testobjekten ebenfalls lebend bergen.
Der naheliegende Schluss: Beide Parteien halten zusammen mehr Hitze aus als allein. Doch lassen sich die Laborergebnisse auch auf die freie Wildbahn übertragen? Redman und ihre Kollegen machten die Probe aufs Exempel. Sie pflanzten befallene und pilzfreie Keimlinge des Süßgrases in pasteurisierter Erde im Mai 2001 an verschiedenen Stellen im Yellowstone-Nationalpark ein.
Und tatsächlich, nach einem Jahr waren in Böden, deren Temperatur nie 40 Grad Celsius überstiegen hatte, die symbiotischen Pflanzen besser gediehen als ihre nichtsymbiotischen Leidensgenossen. In Böden, die diese Temperatur zeitweise überschritten, überlebten sogar nur die pilzbefallenen Pflanzen. Und auch hier konnten die Wissenschaftler wieder nachweisen, dass auch der Pilz in den Pflanzen die unwirtlichen Bedingungen überlebt hatte.
Wahrscheinlich gibt es noch mehr Gründe für die gegenseitige Zusammenarbeit. Aber der Wärmeschutz ist sicherlich einer der interessantesten Aspekte dieser Symbiose. Nur woher dieser Schutz stammt, da sind sich die Forscher noch nicht sicher.
Möglicherweise verteilen die Pilzhyphen in der Pflanze die Wärme besser, sodass diese insgesamt kühler wird. Vielleicht macht der Pilz auch freie Radikale unschädlich, die bei der Hitze entstehen. Oder er dient als Frühwarnsystem, das die Abwehrmaßnahmen des Grases schneller und stärker aktiviert. Es bleibt also noch einiges zu tun, ehe das Geheimnis vollständig gelüftet ist.
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