Kürzere Tage: Pflanzen ziehen Wintermantel an

Werden jetzt im Spätsommer die Tage allmählich wieder kürzer, läuten bei Pflanzen die Alarmglocken.

Sie setzen Mechanismen in Gang, mit deren Hilfe sie kühle und später auch frostige Temperaturen besser überstehen, zeigen US-Forscher. „Wir konnten zeigen, dass der Kälteschutz durch abnehmendes Tageslicht ausgelöst wird“, berichtet Molekulargenetiker Michael Thomashow von der Michigan State University in den „Proceedings of the National Academy of Sciences“

Herbst ist Einpack-Zeit

Bei der Modellpflanze der Ackerschmalwand zeigte Thomashow mit seinem Team, dass die Tageslänge einen Kälte-Reaktionsweg CBF (C-repeat binding factor) aktiviert. In den warmen Monaten mit langen Tagen des Wachstums ruht dieser Mechanismus völlig, bei reduziertem Licht ist er jedoch in Arbeit. Nachdem nun die entscheidenden Gene gefunden wurden, hoffen die Forscher, dass diese auch bei Getreide wirken und Feinregulierungen für das Erzielen höherer Erträge erlauben.

Gefährliche Kristalle

Das stärkste Kälteschutz-Signal für die Pflanzen ist jedoch nicht die Tageslänge, sondern die Temperaturen. „Mit einsetzender Kälte wird die Frosttoleranz erhöht: Die Pflanzen synthetisieren Substanzen wie etwa Zucker, der angereichert wird, zudem gibt es zahlreiche Veränderungen in den Membranen“, erklärt Dirk Hincha vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie gegenüber pressetext. Über 2.000 Gene – der Großteil davon noch unerforscht – sind an diesem Prozess beteiligt.

Wovor sich die Pflanzen vor allem in Acht nehmen müssen, sind die Folgen des Gefrierens: Bei niedrigen Temperaturen müssen die wichtigen Zellen stabil gehalten werden. Keine leichte Aufgabe, schildert der Botaniker: „Die Eiskristalle entziehen den Zellen Wasser und führen somit zu deren Austrocknung. Hier gilt es, der mechanischen Belastung standzuhalten, wofür bereits im Herbst die Zusammensetzung der Lipide in den Membranen umgestaltet wird.“

Wärmere Winter bringen Probleme

Obwohl der Klimawandel unseren Breiten mildere Winter beschert, bringt er für den Kälteschutz der Pflanzen eher Nachteile als Vorteile, sagt Hincha. „Zwar fällt die extreme Kälte weg, doch verlieren die Pflanzen mit der dünneren oder kürzer dauernden Schneebedeckung einen wichtigen Isolierstoff und sind Frost mehr ausgesetzt als zuvor.“

Schließlich ist auch der Frühlingsbeginn ein Problem: Infolge der immer früheren Wärme sinkt die Frosttoleranz, weshalb Pflanzen schlechter für Kälteeinbrüche gewappnet sind.

Quelle

pressetext 2012Johannes Pernsteiner 2012