Pflanzenhormone, auch Phytohormone oder Photochrome genannt, sind organische Verbindungen, die Zellzyklusprozesse regulieren. In einem Teil der Pflanze produziert und an einen anderen weitergeleitet, signalisieren Phytohormone und regen entweder chemische und strukturelle Veränderungen innerhalb der Pflanze an oder hemmen sie. Diese Veränderungen umfassen alle Arten von Pflanzenwachstum und -entwicklung: Zellteilung und -differenzierung, Wachstum, Samenkeimung, Stoffwechsel, Fruchtreife, Wurzelbildung und Abscission. Die häufigsten Phytohormone sind Auxine, Gibberelline, Cytokinine, Ethylen und Abscisinsäure.
Abscission
- Abscisinsäure, auch als ABA bekannt, erleichtert das Abstoßen von Früchten, Blüten, Blättern und manchmal kleinen Knospen und Zweigen. Dieser Abstoßungsprozess ist entscheidend für die Homöostase der Pflanze in Bezug auf die Umwelt und innerhalb der Pflanze selbst. Die Abstoßung ermöglicht die Verbreitung von Samen und anderen Fortpflanzungsstrukturen und führt pflanzliche Nährstoffe zurück in den Boden. Innerhalb der Pflanze werden alternde, verletzte oder kranke Teile entfernt, und die verschiedenen Teile des Pflanzenorganismus bleiben im Gleichgewicht.
Pflanzen-Stresshormon
- Zusätzlich signalisiert Abscisinsäure die Samenkeimung, das Wurzelwachstum, die Fruchtreife und die Knospenruhe. Darüber hinaus kontrolliert sie die Größe der Spaltöffnungen. Diese Räume zwischen den Zellen sind winzige Öffnungen in den Blättern, die den Gasaustausch von Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf ermöglichen. Manchmal fungiert Abscisinsäure aufgrund dieser Fähigkeit als Stresshormon. Zum Beispiel kann der ABA-Spiegel in einer Pflanze als Reaktion auf einen Umweltreiz wie Trockenheit ansteigen, wodurch die Spaltöffnungen schließen und die Wasserretention erhöht wird.
Die Rolle von ABA bei Stressresistenz
- Erstmals 1960 aus Baumwollkapseln isoliert, ist seit Jahrzehnten bekannt, dass erhöhte ABA-Spiegel tatsächlich durch verschiedene Umweltstressoren ausgelöst werden, darunter Trockenheit, Wasserstress, Kältestress, Salzstress, Austrocknungsstress, Hitzestress und Verletzungen. Die erhöhten Abscisinsäurespiegel ermöglichten das Überleben der Pflanze. Den Code zu entschlüsseln und den Mechanismus der ABA-Synthese und Stressresistenz zu erkennen, war daher nicht nur ein akademisches Anliegen. Es betrifft direkt die Produktivität von Nutzpflanzen und die Erreichung nachhaltiger Landwirtschaft.
Gentdeckung
- Laut CBC News vom 30. April 2009 wurden Fortschritte beim Entschlüsseln des Codes erzielt, bei der Identifizierung „des Gens, das ABA wahrnimmt und in eine schützende Reaktion umsetzt“. Unter Verwendung einer Technik namens Chemische Genomik haben eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Kanada, den USA und Spanien vier Gene für Proteine namens Rezeptoren identifiziert, die an ABA binden und eine Stressresistenzreaktion auslösen. Ein wissenschaftlicher Coup, der zur Synthese einer ABA-ähnlichen Verbindung führen könnte, die während Trockenheit auf Pflanzen gesprüht wird.
ARS-Forschung
- In Laboren weltweit intensiviert sich die Forschung im Bereich der Gentechnik. Dieselbe Mission wird vom USDA Agricultural Research Service (ARS) als wesentlich erachtet. In einem kürzlichen nationalen Programmbericht erklären sie: „Den Anforderungen, die eine sich schnell verändernde Welt an das nationale System der erneuerbaren Ressourcenproduktion stellt, kann nur durch Technologien entsprochen werden, die das inhärente genetische Potenzial von Pflanzen-, Mikroben- und Insektengermplasma optimal nutzen. Produktionssysteme, die dieses genetische Potenzial optimal bewahren und nutzen, werden Gewinne, Versorgungssicherheit, Preisstabilität, Marktwettbewerbsfähigkeit maximieren und Ernteverluste durch genetische Verwundbarkeit vermeiden.“
