Kopflastig, groß, kurz, nackt oder behaart: Eine Pflanze formen

Pflanzen unterscheiden sich sehr von uns, aber wir teilen viele Dinge mit ihnen, einschließlich unseres Planeten. Die Ähnlichkeiten zwischen Pflanzen und uns enden hier nicht. Unsere Zellen haben auch viele Dinge gemeinsam. Sowohl pflanzliche als auch tierische Zellen haben zahlreiche spezialisierte Zellkompartimente, die eine bestimmte Funktion erfüllen. Wie bei allen Lebewesen sind auch bei Tieren und Pflanzen die DNA-Codes gleich. Interessanterweise sind wir Pflanzen auch genetisch einigermaßen ähnlich - unsere DNA ähnelt zu etwa 60% einer Banane.

Wenn Pflanzen und Tiere genetisch so ähnlich sind, warum sind wir dann so unterschiedlich? Die Antwort ist komplex, aber es lohnt sich daran zu erinnern, dass wir immer noch 40% genetische Unterschiede und eine große Entwicklungslücke haben. Pflanzen haben eine starre Zellwand, die die Zellen in einer Position fixiert, sodass sie sich nicht neu anordnen können und sich die Pflanzen nicht bewegen können. Obwohl es einige nicht-photosynthetische, parasitäre Pflanzen gibt, sind die meisten autotrophe Pflanzen, was bedeutet, dass sie ihre eigene Nahrung herstellen. Pflanzen müssen sich also nicht auf der Suche nach Beute bewegen.

Ein erstaunlicher Unterschied zwischen Pflanzen und Tieren ist, wie stark die äußere Umgebung die Gene jedes Organismus beeinflusst. Zum Beispiel werden zwei genetisch identische Tiere erwachsen, um gleich auszusehen. Tiere werden immer ähnlich aussehen, egal wo sie geboren werden. Beispielsweise hat ein gesunder Mensch zwei Arme, zwei Beine, zwei Augen, eine Nase usw. Sie haben die Idee - aber im krassen Gegensatz dazu können Pflanzen abhängig von ihren äußeren Bedingungen sehr unterschiedlich aussehen. Sogar genetisch identische Pflanzen können bei nur geringfügiger Änderung ihres Wachstumsumfelds drastisch anders aussehen.

Pflanzenform und -größe können uns viel über ihre Umgebung erzählen. Wir alle haben gesehen, dass Bäume im Winter ihre Blätter verlieren und kahle Äste freilegen. Im Frühling und Sommer verwandelt sich der Baum vollständig und bildet Blätter, Blüten und Früchte. Und Pflanzen stellen diese in großer Menge her - eine reife Eiche hat über zweihunderttausend Blätter. Sie stellen all das her, was sie benötigen, um eine Menge Photosynthese durchzuführen. Das bedeutet, sie müssen so viel Sonnenlicht wie möglich absorbieren. Befindet sich ein Baum in einem offenen Raum, kann er seine Äste nach außen ausdehnen, um mehr Sonnenlicht einzulassen. Befindet sich der Baum in der Mitte des Waldes, investiert er seine Ressourcen, um einen höheren Stamm zu züchten, der Zugang zum Sonnenlicht bietet. Wenn alternativ zwei Bäume nahe beieinander stehen, können sie schief in eine Richtung wachsen, weg vom Schatten des anderen Baums.

Ein Hormon, um sie alle zu beherrschen

Die Winkel, Muster der Zweige zusammen mit der Größe und den Blattformen bestimmen die physikalischen Strukturen einer Pflanze, die als Pflanzenarchitektur bezeichnet werden können. Viele von uns identifizieren Pflanzenarten anhand ihrer unterschiedlichen Zweigarchitektur, ihrer Blattformen, Blüten und Früchte. Wenn es um die Pflanzenarchitektur geht, wäre es falsch, sich nur auf Triebe zu konzentrieren. Pflanzen haben auch ein völlig anderes Architektursystem, das im Untergrund liegt: die Wurzelsystemarchitektur. Seit Jahrhunderten verwenden Pflanzenzüchter das Wissen der Spross- und Wurzelarchitektur, um Pflanzensorten auszuwählen, die mehr Ertrag bringen.

Einsicht in die Pflanzenarchitektur ist ein wichtiger Faktor in der Landwirtschaft. Die Spitze des zentralen Stängels (Sprossspitze) vieler Pflanzen, aber nicht aller, dominiert andere Stängel an der Seite, was deren Wachstum einschränkt. Daher steigt die Triebspitze am höchsten, wodurch die Pflanze vertikal hoch wird - ein Phänomen, das als apikale Dominanz bezeichnet wird. Durch die Enthauptung der Spitze des Mittelstiels werden die Auswirkungen der apikalen Dominanz beseitigt, sodass die Seitenstiele stärker wachsen und die Pflanze buschiger wird. Wir können dieses Wissen nutzen, um die Baumverzweigung und die Anzahl der Blüten zu manipulieren, um mehr Früchte zu züchten oder eine höhere Anzahl von Samen zu produzieren. Vor einigen Jahrzehnten stellten Wissenschaftler fest, dass das in der Sprossspitze produzierte Pflanzenhormon Auxin eine apikale Dominanz hervorruft.

Das Pflanzenhormon Auxin ist ein kleines Molekül, das praktisch in jedem Stadium des Wachstums und der Entwicklung der Pflanze eine Rolle spielt. Auxin formt die Organe der Pflanze, um ihnen ihre charakteristischen Formen zu geben. Dies ist der Grund, warum Pflanzen die Schwerkraft erkennen, sodass der Stamm immer nach oben wächst, weg von der Schwerkraft und die Wurzel wächst in den Boden, in Richtung der Schwerkraft. Meine eigene Forschung hat gezeigt, wie ein kleines Molekül TENin1 die komplizierte Verteilung von Auxin in Pflanzenorganen stört und Pflanzen die Schwerkraftwahrnehmung verlieren lässt.

In jüngerer Zeit haben Wissenschaftler die Rolle von Auxin bei der Kontrolle der Winkel von Zweigen und Seitenwurzeln in Pflanzen entdeckt. Auxin kämpft gegen die nach unten gerichtete Anziehungskraft, um die Winkel der Seitenwurzeln und -äste zu fixieren, die der Pflanze ihre Grundform verleihen. Das Verständnis der Rolle von Auxin ist in den Pflanzenwissenschaften bereits ein wichtiges Thema. Die Auxinforschung wird uns nicht nur dabei helfen, neue Wege zur Steigerung der Pflanzenproduktion zu finden, sondern auch Einblicke in die Rolle von Auxin bei der Pflanzenentwicklung werden uns helfen, Pflanzen in der Schwerelosigkeit des Weltraums zu züchten. Dies wird uns zweifellos bei der Erforschung des Weltraums helfen und vielleicht sogar eines Tages auf einem anderen Planeten niederlassen. Zurück auf die Erde: Das Verständnis der Pflanzenarchitektur wird uns helfen, mehr Lebensmittel zu produzieren, und der Weg, dies zu tun, besteht darin, mehr in die Pflanzenwissenschaften zu investieren.

Tags: Auxin, Verzweigung, Schwerkraft, Pflanzenarchitektur, Plant Science

Ursprünglich veröffentlicht unter http://www.talkplant.com am 10. Dezember 2017.