Wurzeln reagieren über Spross direkt auf Lichtsignale

21.02.2017 Forschung & Technik

Lichtverhältnisse der Umgebung beeinflussen Pflanzenwachstum

Physiker aus Korea und Biologen aus Jena haben herausgefunden, dass die Wurzeln der Ackerschmalwand direkt auf das Licht reagieren, das vom Spross in die unterirdischen Pflanzenteile geleitet wird. Wurzeln können so das Pflanzenwachstum an die Lichtbedingungen der Umgebung anpassen.

Licht ist die Energiequelle für jede Pflanze und der Motor der lebensnotwendigen Photosynthese. Es reguliert auch das Wachstum und die Entwicklungsstadien der Pflanze. Bisher war bekannt, dass Pflanzen Licht zunächst über Lichtrezeptoren (Photorezeptoren) im Spross erkennen. Lichtsignalmoleküle aktivieren im Anschluss verschiedene, physiologische Prozesse in der Pflanze. Doch wie Forscher aus Deutschland und Korea jetzt herausfanden, kommen Lichtrezeptoren auch in der Wurzel vor. Ein Beispiel dafür sind bestimmte Phytochrome, die Licht der Wellenlängen rot/infrarot wahrnehmen. In der Wurzel sind diese Phytochrome an der Steuerung des Wurzelwachstums beteiligt. Unklar war allerdings, wie sie dort aktiviert werden. Die Wissenschaftler haben untersucht, ob die Leitgefäße im Spross das Licht wie eine Art Lichtleitkabel vom Spross in die Wurzel leiten. Dazu entwickelten sie einen hochsensitiven Lichtdetektor sowie die Idee, „blinde“ und „sehende“ Wurzeln zu schaffen.

Wurzel reagiert auf Lichtsignal vom Spross

Die Forscher verwendeten für ihre Studien die Modellpflanze Arabidopsis thaliana und veränderten sie genetisch so, dass der Lichtrezeptor lediglich in den Wurzeln nicht mehr funktionierte. Die Versuche der Wissenschaftler zeigten: Die Pflanzen setzen das optische Detektorsystem ein, um das Licht zu messen, das über den Stamm hinunter in die Wurzeln übertragen wurde. Bei den unveränderten Wildtyppflanzen aktivierte das Licht einen Sensor in der Wurzel, der das Wurzelwachstum in Abhängigkeit von oberirdischem Licht steuert. Die Forscher vermuten, dass diese Fähigkeit von Pflanzenwurzeln, Licht wahrzunehmen, entscheidend zur Überlebensfähigkeit von Pflanzen in der Natur beiträgt, indem Energieressourcen für Wachstum, Fortpflanzung und Verteidigung effektiver zugeteilt werden können.

Quelle: pflanzenforschung.de