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Feuerökologie: Rauch lässt Pflanzen keimen

Waldbrand
Für viele Pflanzen ist Feuer nicht nur Bedrohung, sondern zugleich auch Chance. Wie kaum etwas anderes verjüngt ein Waldbrand die Vegetation, reißt Lücken, wo vorher dichter Bewuchs war, und düngt den Böden mit Mineralstoffen. Einige Pflanzen haben sich darauf spezialisiert, genau diese Chance zu nutzen: Kaum ist das Feuer erloschen, brechen ihre Samen auf, und eine neue Pflanzengeneration beginnt das Wettrennen um Licht und Nährstoffe. Den Startschuss für die Keimung gibt das Feuer selbst – durch ein chemisches Signal im Rauch.

Aus brennender Biomasse entstehen unter anderem kleine Moleküle, die Wissenschaftler nach einem einheimischen australischen Wort für Rauch Karrikine tauften. Schon länger ist bekannt, dass diese Stoffklasse im Zusammenspiel mit Lichtreizen das Pflanzenwachstum beeinflusst. Australische Forscher haben jetzt die Rolle der Karrikine für die Keimung von Pflanzen im Detail aufgeklärt. Das Team um Steven Smith von der University of Western Australia fand heraus, dass Karrikine die Aktivität einer kleinen, aber bedeutenden Gruppe von Genen regulieren.

Betroffen sind unter anderem die Transkriptionsfaktoren HY5 und HYH, die an Signalketten für die Weiterleitung von Lichtreizen beteiligt sind. Entsprechend keimen im Experiment mit Karrikinen inkubierte Samen der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) bei wesentlich geringeren Lichtintensitäten aus. Dieser Effekt führt nach Ansicht der Forscher dazu, dass nach einem Waldbrand auch tiefer im Boden vergrabene Samen auf das verbleibende Restlicht reagieren und auskeimen.

Das ist allerdings noch nicht alles, denn die Moleküle setzen an einem ganz entscheidenden Punkt im Signalnetz der Pflanze an. HY5 und HYH sind nicht nur für Lichtreize wichtig, sondern spielen auch für chemische Signale wie Auxin und Cytokinin eine Rolle. Damit nehmen diese von Karrikinen beeinflussten Proteine eine Schlüsselfunktion im Pflanzenstoffwechsel ein. Das spricht dafür, dass ihre Bedeutung in der Feuerökologie über die bloße Keimung hinausreicht und sie auch die weitere Entwicklung der Vegetation nach einem Brand maßgeblich beeinflussen. (lf)

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  • Quellen
Smith, S. et al.: Karrikins enhance light responses during germination and seedling development in Arabidopsis thaliana. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 10.1073/pnas.0911635107, 2010.

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