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Forschung & Technik
10.05.2022

Von der Pubertät zur fruchtbaren Pflanze

Pflanzen müssen erst ein bestimmtes Alter erreichen, um Blüten ausbilden zu können. Foto: iStock

Auch bei Pflanzen sind Hormone für das Erwachsenwerden verantwortlich

Menschen werden geschlechtsreif, Tiere werden geschlechtsreif. Erst dann können sie sich fortpflanzen und vermehren. Wie sieht das bei Pflanzen aus? Auch sie müssen erst ein bestimmtes Alter erreichen, bevor sie blühen und Samen bilden können. Wie sehr das Pflanzenhormon Cytokinin diesen Übergang von der „pflanzlichen Pubertät“ zur erwachsenen Pflanze beeinflusst, haben Wissenschaftler der FU Berlin herausgefunden.

Pflanzen keimen, treiben aus und wachsen dann. Dies wird auch vegetative Phase genannt. Die „generative Phase“, also die Phase der Vermehrung, ist dem Erwachsenwerden der Pflanze gleichzusetzen. Forscher haben genauer untersucht, wie die „pflanzliche Pubertät“ bei der Ackerschmalwand, Arabidopsis thaliana, abläuft. Faktoren wie Licht, Temperatur, aber auch bestimmte Pflanzenhormone wie das Cytokinin gehören dazu.

Erwachsen ist, wem „die Haare wachsen“

Sichtbares Zeichen des Erwachsenseins sind bei der Ackerschmalwand kleine Härchen, Trichome genannt, die auf den Blattunterseiten entstehen. Während die jungen Blätter keine Blatthaare auf der Blattunterseite haben, sind die Blätter einer erwachsenen Pflanze hingegen mit Trichomen versehen. Das Team um Professor Thomas Schmülling fand heraus, dass genetisch veränderte Mutanten mit einer erhöhten Cytokinin-Produktion früher „erwachsen“ werden. Sichtbar war das an den Trichomen an den Blättern. Umgekehrt verharrten Mutanten mit niedrigem Cytokininspiegel deutlich länger in der juvenilen Phase.

Mittels genetischer Analysen untersuchte das Team anschließend die zugrundeliegenden Regulationsmechanismen. Die Forscher fanden heraus, dass das Cytokinin altersabhängig die sichtbaren Veränderungen während der Pubertät anstößt. Sie konnten anhand verschiedener Mutanten mit mehr oder weniger Cytokinin nachweisen, dass das Pflanzenhormon den Übergang zum Erwachsenwerden fördert und beschleunigt. Diese Erkenntnis ist auch für die Züchtung bedeutend: „Blühen ist ein energieaufwändiger Prozess für Pflanzen. Der richtige Zeitpunkt muss daher gut gewählt sein“, betont Professor Schmülling.

Das trifft auch auf unsere Nutzpflanzen zu. Könnte man den Zeitpunkt der Blütenbildung gezielt steuern, könnten Pflanzen produktiver sein. Zum Beispiel können eine spätere Blüte und damit längere Wachstumsphase zu mehr Biomasse und damit zu höheren Erträgen führen. Eine gezielt frühere Blüte kann hingegen neue Anbaugebiete erschließen: „Bei Raps kann ein vorgezogener Blühbeginn von wenigen Tagen dazu führen, dass man die Pflanze in Regionen mit kürzeren Vegetationsperioden anbauen kann. So kommen sie auch da zur Fruchtreife, bevor der Winter kommt“, erklärt Schmülling.

Quelle: pflanzenforschung.de

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