Erntereifer Mais
Am Mais haben die Forscher die Kommunikation zwischen Mutterpflanze und Samen untersucht. Bildrechte: IMAGO

Feldforschung Wie Pflanzeneltern mit ihren Samen kommunizieren

Woher weiß ein Samen eigentlich, wo oben und unten ist, also wo der Spross rauskommt und wo die Wurzel? Anders gefragt, woher weiß er, wie er sich richtig in oder auf der Erde platzieren soll? Seine Pflanzenmutter wird ihm das bestimmt nicht beibringen. Oder vielleicht doch?

Erntereifer Mais
Am Mais haben die Forscher die Kommunikation zwischen Mutterpflanze und Samen untersucht. Bildrechte: IMAGO

Pflanzen, Tiere und Menschen. Das sind grundlegend andere Organismen, könnte der Laie denken. Biologen sind da anderer Meinung, so wie Prof. Thomas Laux, Forscher am Institut für Biologie an der Universität Freiburg.

Pflanzen und Tiere unterscheiden sich in sehr viel weniger Eigenschaften, als man gemeinhin denkt.

Prof. Thomas Laux, Uni Freiburg
Prof. Thomas Laux, Uni Freiburg
Bildrechte: Klaus Polkowski

Eine dieser gemeinsamen Eigenschaften entdeckt der Biologe erst in diesem Jahr und zwar durch Zufall. Er fand heraus, wie Pflanzenembryos, also Samen, zu ihren Nährstoffen kommen. “Wir hatten ursprünglich an einem ganz anderen Projekt gearbeitet“, so Laux, “und ein Doktorand in meiner Arbeitsgruppe hat eines Tages gesehen, dass sich in der Samenanlage an der Stelle das Pflanzenhormon Auxin ansammelt, an der der Embryo quasi verankert ist.“

Dieses Pflanzenhormon sei schon lange bekannt. Es sei für die Entwicklung des Samens sehr wichtig. Ohne diesen Stoff wisse er nicht, wo oben und unten ist. Allerdings war den Forschern bis dahin nicht bekannt, wo der Stoff herkommt. Mit der neuen Entdeckung vermuteten sie, dass die Mutter ihn produziert und zum Samen schickt.

Und wir haben geschaut, was passiert, wenn wir in der Mutterpflanze dafür sorgen, dass sie dieses Auxin nicht mehr akkumulieren kann.

Prof. Thomas Laux

Also stoppten die Forscher die Hormonproduktion in der Mutterpflanze und sahen, dass sich das eins zu eins auf den Samen überträgt. “Und zwar so, dass er dann nicht mehr Spross und Wurzel genau festlegen kann“, so Laux.

Ohne die mütterliche Versorgung mit Nährstoffen ist der Samen also nicht lebensfähig. Er könnte keine Wurzeln bilden und keinen Spross. Der Transportweg zwischen Mutter und Embryo ist beim Mais gut zu erkennen. Jeder einzelne dicke, gelbe Samen ist verbunden mit einem weißen Faden. Oder die Versuchspflanze Ackerschmalwand. Sie verbirgt ihre winzigen Samen in einer Schote. Jede dieser Mini-Erbsen ist über einen kleinen, weißen Faden mit der Schote verbunden und bekommt so von der Mutterpflanze Nährstoffe.

Und nachdem er sich vollständig entwickelt hat, also ausgereift ist, erst dann wird der Samen von der Mutter gelöst, und fällt in den Boden oder wird von Insekten weitergetragen.

Prof. Thomas Laux

Und dann bilden die Samen im Boden Spross und Wurzeln aus. Der Embryo wird zur fertigen Pflanze. Die Freiburger Forschergruppe um den Biologen Thomas Laux beobachtete diesen Austausch zwischen Mutterpflanze und Samen erst einmal an zwei Arten. Der genannten Ackerschmalwand und dem Mais. In beiden Pflanzen fanden sie die gleichen Abläufe.

Deswegen gehen wir davon aus, dass das ein sehr weit verbreiteter Mechanismus ist, den wir da entdeckt haben.

Prof. Thomas Laux

Die Forscher schlussfolgern. Wenn dieser Prozess bei diesen sehr unterschiedlichen Pflanzen gleichermaßen stattfindet, könne das auch bei allen anderen so sein, auch bei den Samen von Bäumen. Und hier könnte das neue Wissen den Weg in die Praxis finden. Denn Bäume brauchen mitunter 20 Jahre, bevor sie Samen bilden. Forscher könnten diese Zeit um viele Jahre verkürzen. Und zwar, indem sie den Transport der Nährstoffe von der Mutter zum Samen gezielt beeinflussen.

Zuletzt aktualisiert: 13. August 2018, 13:29 Uhr