Wie sag ich's meinem Blatt?

News: Wie sag ich's meinem Blatt?

Pflanzen verlieren Wasser, indem die über den Stamm nach oben gelangte Flüssigkeit durch die Blätter verdunstet wird. Kommt aus der Erde aber keine neue Feuchtigkeit nach, müssen die Pflanzen einen Weg finden, sich vor dem Austrocknen zu schützen. Um Schäden durch Wasserverlust entsprechend vorzubeugen, wäre nützlich für sie, den Flüssigkeitsgehalt des Bodens 'messen' zu können. Englische Wissenschaftler zeigen, wie von austrocknenden Wurzeln Signale zu den Blättern gelangen, welche eine verminderte Verdunstung bewirken.

Um die Blätter mit Wasser zu versorgen, müssen die Pflanzen diese lebensnotwenige Verbindung gegen die Schwerkraft von den Wurzeln herauf zur Spitze schaffen. Ein Mechanismus, der diesen Transport antreibt, ist die Transpiration: Durch die Spaltöffnungen der Blätter, die Stomata, verdunstet Wasser in die Umgebung. Diese Evaporation bewirkt einen verminderten Druck. Dadurch wird das Wasser durch die Gefäßleitungen der Pflanze, das Xylem, den gesamten Weg von den Wurzeln nach oben gezogen.

Die Durchflußrate von Wasser in einer Pflanze wird also durch die Verdunstung bestimmt. In der Nacht oder bei sehr dunstigem Wetter herrscht nur ein recht geringer Wasserbedarf. An heißen Tagen, wenn die Pflanzen auch viel Flüssigkeit verdunsten, benötigen sie eine viel größere Menge an Wasser. Aber der Bedarf kann nicht immer gedeckt werden – zumindest nicht aus dem Boden, falls dieser aufgrund von Hitze ebenfalls austrocknet. Wie also kann eine Pflanze damit umgehen, wenn das Angebot nicht der Nachfrage entspricht?

Ein Weg, die Verdunstung zu kontrollieren, besteht darin, die Weite der Spaltöffnungen zu regulieren. Werden sie geschlossen, so stoppt dies auch den größten Teil der Evaporation. Vom pflanzlichen Hormon Abscisinsäure wird angenommen, daß es bestimmt, wie weit die Stomata geöffnet sind. Doch auch der Säuregehalt im Xylem verändert sich, sobald die Transpirationsrate sinkt: Er wird geringfügig niedriger. Sally Wilkinson und ihre Kollegen von der Lancaster University in Großbritannien versuchten herauszufinden, ob es von der Abscisinsäure oder von der zunehmenden Alkalität im Xylem abhängt, daß die Spaltöffnungen sich schließen.

Wenn die Erde austrocknet, dann steigt der pH-Wert der Xylemflüssigkeit von Tomaten von pH 5 auf pH 8, einen schwach alkalischen Wert, und die Konzentrationen verschiedener chemischer Stoffe in den Blättern verändern sich leicht. Die Wissenschaftler versorgten einzelne Blätter mit künstlicher Xylemflüssigkeit verschiedenen pH-Wertes. Bei einem höheren pH-Wert nahm die Transpirationsrate der Tomatenblätter ab. Der Versuch wurde auch mit einer Tomaten-Mutante durchgeführt, bei der keine Abscisinsäure vorhanden war. In diesen Pflanzen verursachte eine stärkere Alkalität aber eine vermehrte Transpiration.

Sobald dem Xylemsaft eine sehr schwäche Lösung von Abscisinsäure hinzugefügt wurde, waren die Mutanten wieder in der Lage, ihre Transpirationsrate zu senken (Juni-Ausgabe von Plant Physiology, Volltext). Die Wissenschaftler schließen daraus, daß der Säuregehalt in Relation zur verfügbaren Wassermenge im Boden steht und die Abscisinsäure als "Botenstoff" dient. Sie leitet das entsprechende Signal weiter, wenn wenig Wasser mehr zur Verfügung steht, so daß die Stomata der Blätter geschlossen werden. Es wäre möglich, daß der alkalische Xylemsaft eine Verbreitung der Abscisinsäure, die in allen gewöhnlichen Pflanzenzellen auftritt, ermöglicht und ihr das Eindringen in die Blätter erleichtert.

Der Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft ist Betreiber dieses Portals. Seine Online- und Print-Magazine, darunter »Spektrum der Wissenschaft«, »Gehirn&Geist« und »Spektrum – Die Woche«, berichten über aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung.