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Ackerschmalwand im Labor

Stämmig oder verzweigt: Hormone entscheiden

Ob eine Pflanze einen besonders dicken Stamm entwickelt oder sich nach oben hin vielfach verzweigt, entscheiden laut einer neuen Studie Hormone. Die Kommunikation zwischen Auxin und Strigolacton könnten für das sogenannte "sekundäre Wachstum" verantwortlich sein.

Pflanzenbiologie 29.11.2011

Wissenschaftler des Gregor Mendel Instituts für molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Wien berichten von der Rolle des Hormons Strigolacton beim Dickenwachstum.

Die Studie:

"Strigolactone signaling is required for auxin-dependent stimulation of secondary growth in plants" ist in den "Proceedings of the National Academy of Sciences" erschienen (DOI:10.1073/pnas.1111902108).

Dickenwachstum im Kambium

Das sekundäre oder Dickenwachstum - primär wachsen Pflanzen in die Höhe - findet bei Pflanzenstängeln und -stämmen vorwiegend in einer stammzell-ähnlichen Schicht namens Kambium statt. Am besten bekannt ist das Kambium bei Bäumen, wo es zwischen Holz und Rinde sitzt und von Hormonen gesteuert jedes Jahr auf der Innenseite neues Holz, auf der Außenseite neuen Bast bildet, und so die Jahresringe in den Stamm zeichnet.

Aber auch einjährige Pflanzen, wie die als Modellsystem beliebte Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), wachsen mittels Kambium in die Breite. Das Signal zum Wachsen wird dabei vom Hormon Auxin über weite Strecken in der Pflanze gesendet. Denn die verschiedenen Wachstumsprozesse müssen von der Wurzel bis zum Blattspross koordiniert werden, "die Pflanze muss wissen, wie weit der eine Teil schon gewachsen ist, damit sich der andere Teil anpasst, dafür muss es Signalmechanismen geben, die das kommunizieren", wie Thomas Greb vom GMI im Gespräch mit der APA erklärte.

Wachstum mit Hormonen stimuliert

Wie diese Kommunikation funktioniert, ist bisher nur in Ansätzen bekannt. Eine Rolle könnte dabei ein Pflanzenhormon namens Strigolacton spielen. Eine Forschergruppe mit österreichischen, schwedischen und australischen Wissenschaftlern unter der Leitung von Greb fand nun heraus, dass Auxin seine Botschaft an Strigolacton weitergibt, und dieses wiederum das Kambium zum Wachsen anregt.

Die Forscher beobachteten, dass in Ackerschmalwand-Pflanzen das Dickenwachstum im Kambium vermindert ist, wenn die Strigolacton-Hormone fehlen, andererseits kann ein künstlich hergestellter Strigolacton-Nachbau das Kambium wieder stimulieren.

Sie entdeckten außerdem, dass Auxin und Strigolacton nicht unabhängig voneinander wirken. Die Hormone wirken nicht nur in der Ackerschmalwand, auch das Kambium von Eukalyptusbäumen konnten die Forscher mit künstlichem Strigolacton zum Wachsen bringen.

Stämmig oder buschig

Strigolacton fördert aber nicht nur das Dickenwachstum. Es kann auch unterdrücken, dass Pflanzen neue Zweige bilden. Das Hormon regelt daher vermutlich je nach den Umweltbedingungen, wie eine Pflanze aussieht, so die Forscher. Sind die Hormone aktiver, hat die Pflanze einen kräftigen Stamm und kaum Seitenäste, halten sie sich zurück, wird die Pflanze buschiger mit vielen Verzweigungen und einem eher mageren Stamm.

Vorstellbar ist, in Zukunft solche Hormone in der Holzwirtschaft einzusetzen, wenn etwa ein dicker Stamm mit wenig Ästen gefragt ist, bzw. zu hemmen, wenn es ein buschiger Christbaum werden soll.

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