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News: Pektin regelt den Wassertransport

Wenn das Alpenveilchen auf der Heizung die Blätter hängen lässt, dann braucht es Wasser. Den Wassertransport innerhalb der Pflanze besorgt das Xylem - ein System aus mikroskopisch kleinen Röhren. Bisher vermutete man, die Xylemzellen seien nichts weiter als abgestorbenes Gewebe, welches passiv das Wasser weiterleitet. Jetzt aber haben Wissenschaftler festgestellt, dass das Xylem den Wasserfluss zu den Blättern mit Hilfe von Pektin aktiv regulieren kann.
Die langgestreckten Xylemzellen transportieren in der Pflanze das Wasser von den Wurzeln zu den Blättern. Untereinander sind diese Zellen mit Tüpfeln – kleinen Durchlässen in der verholzten Zellwand – verbunden. Angetrieben wird der Wasserstrom von der Transpiration der Blätter. Schon 1978 hatten Martin Zimmermann und seine Kollegen von der Harvard University festgestellt, dass Leitungswasser – welches immer mineralische Salze enthält – wesentlich schneller durch die Pflanze strömt als deionisiertes Wasser, das frei von Zusätzen ist. Eine Erklärung für dieses Phänomen hatten die Wissenschaftler damals nicht.

Michele Holbrook und ihre Kollegen von der Harvard University berichten von einem Mechanismus, der es den Pflanzen erlaubt, den Wassertransport im Xylem zu regulieren. Die Wissenschaftler stellten fest, dass Lorbeerzweige (Laurus nobilis) Wasser, welches mit Kaliumchlorid versetzt war, wesentlich schneller transportierten als Wasser ohne jeden Zusatz. Bei einer Konzentration von 3,7 Gramm Kaliumchlorid pro Liter stieg die Transportgeschwindigkeit auf das zweieinhalbfache des normalen Wertes. Die Wissenschaftler konnten diesen Effekt sowohl bei der Verwendung von anderen Salzen, als auch bei 26 verschiedenen Pflanzenarten – Blütenpflanzen, Nadelbäumen und Farnen – beobachten.

Für die Beschleunigung des Wassertransports sind die Membranen der Tüpfel verantwortlich. Sie bestehen aus einem siebartigen Geflecht von Zellulose, Mikrofibrillen, Hemizellulose und Pektinen. Kleine Poren in der Tüpfelmembran – die so genannten Mikrokanäle – sorgen für den Durchfluss. Kleine Änderungen im Durchmesser der Mikrokanäle bewirken deutliche Veränderungen in der Fließgeschwindigkeit des Wassers. Wenn die Pektine aufquellen, so werden die Poren in der Membran zusammengedrückt und das Wasser kann sich nur noch ganz langsam weiterbewegen. Nimmt aber die Konzentration von Kalium-Ionen durch vermehrte Transpiration zu, so schrumpft das Pektin und vergrößert die Mikrokanäle. Das Wasser kann dann schneller zu den Blättern fließen, wo es benötigt wird. Dies ist der erste Nachweis, dass das Xylem den Wassertransport in der Pflanze reguliert.

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  • Quellen
ScienceNow
Sciencexpress vom 25. Januar 2001

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