Klimawandel, Dürre und Ernteausfälle stellen zentrale Herausforderungen für die Landwirtschaft dar. Ein Unkraut, die Ackerschmalwand, liefert jedoch wertvolle Einblicke in die inneren Vorgänge von Pflanzen und bietet damit eine wissenschaftliche Grundlage für klimafitte Ackerfrüchte. Forscher:innen der Universität Graz nutzen diesen unscheinbaren Kreuzblüter als Labororganismus, um zu verstehen wie Pflanzen Trockenheitsperioden widerstehen können
„Wir untersuchen insbesondere den Zuckertransport in Pflanzen“, erklärt Johannes Liesche vom Institut für Biologie der Universität Graz. „Je mehr Zucker die Pflanzenzellen speichern, desto mehr Wasser können sie festhalten –ein natürlicher Wasserspeicher. Dies kann in Zeiten von Hitze und Trockenheit über Leben und Tod der Pflanze entscheiden.“
Bisher war unklar, wie Wasser sich zwischen den Zellen bewegt. Die Forschungsgruppe der Uni Graz hat hier neue Erkenntnisse gewonnen. Pflanzen verfügen offenbar über eine Art Wasserhahn, den sie je nach Bedarf öffnen und schließen können. Liesche: „Wie bei einem Ventil können sie die Zellverbindungen dicker und dünner machen und damit den Durchfluss erhöhen oder verringern.“
Suche nach Auslöser
Drei bestimmte Proteine spielen dabei eine zentrale Rolle. „Wenn eines dieser Eiweißmoleküle genetisch deaktiviert wird, sehen die Pflanzen so aus, als hätten sie ständig Trockenstress, egal, wie viel Wasser sie bekommen“, sagt der Biologe. „Der nächste Schritt ist nun, die genaue Funktion dieser Proteine besser zu verstehen.“ Denn noch ist unklar, was der Auslöser ist, der dieses Ventil öffnet und schließt.
„Was uns auch interessiert: Was bedeutet eine Umleitung des Wassers innerhalb der Pflanze für den Transport von Nährstoffen oder Phytohormonen?“, fragt Liesche. Denn darüber hätte dieses Ventil eine große Bedeutung für Prozesse wie das Wachstum der Pflanze. „Wir stehen hier noch ganz am Anfang“, sagt der Biologe. „Anhand der Ackerschmalwand möchten wir diese Prozesse besser verstehen. Mit diesem Wissen können dann Ackerfrüchte an die neuen Klimabedingungen angepasst werden.“ Gelingt das, könnte dieses Unkraut tatsächlich zur klimafitten Zukunft der Landwirtschaft beitragen.
Publikation
Drought-dependent regulation of cell coupling in Arabidopsis leaf epidermis requires plasmodesmal protein NHL12, Journal of Experimenatal Botany → https://doi.org/10.1093/jxb/erae370
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