Schneiden wir uns in den Finger oder fassen wir etwas Eisiges an, übermitteln spezielle elektrische Impulse im Nervensystem diese Reizinformationen an unser Gehirn und lösen unterschiedliche Reaktionen aus. Auch Pflanzen reagieren bekanntermaßen speziell auf solche Reize. Es galt aber bisher als umstritten, inwieweit auch bei ihnen dabei elektrische Impulse eine Rolle spielen könnten. Der Erforschung dieser Frage widmen sich momentan Rainer Hedrich und seine Kollegen von der Universität Würzburg.
Elektrischen Impulsen auf der Spur
Die Forscher konzentrieren sich dabei auf ein Organ der Pflanzen, das als mögliches Übermittlungssystem für elektrische Impulse eindeutig in Frage kommt: das sogenannte Siebröhrensystem (Phloem). Es handelt sich um ein Leitungsnetz aus miteinander gekoppelten Zellen, das sich durch die ganze Pflanze zieht und in dem Zucker und andere Stoffe transportiert werden. Ob in diesem Netzwerk auch elektrische Impulse in der Pflanze vermittelt werden, galt bisher als schwierig nachweisbar: Bisher fehlten geeignete Messinstrumente, die sich exakt an das feine Siebröhrensystem anschließen lassen.
Blattläuse als “Messtechniker”
Dieses Problem haben die Forscher um Rainer Hedrich von der Uni Würzburg nun raffiniert gelöst. Sie engagierten “Spezialisten”, die ihre “Messfühler” stets zielsicher ins Siebröhrensystem von Pflanzen rammen: Blattläuse. Die Pflanzenparasiten zapfen nämlich das Gefäßsystem mit ihrem Stechrüssel an, um an die nährstoffreichen Säfte zu kommen. Für ihre Untersuchungen klebten die Forscher den Insekten nun einen feinen Draht an den Rücken und verbanden ihn mit einer Elektrode, die im Wurzelgrund der Pflanze steckte. So bildete sich zwischen Siebröhrensystem, Laus und Boden ein Stromkreis, über den sich die elektrischen Signale in den Leitungen messen ließen.
Kurze Impulse bei Kältereiz
Es zeigte sich: Wenn eine Pflanze mechanisch verletzt oder mit Kälte konfrontiert wird, schickt sie elektrische Impulse durch ihren Körper. Interessanterweise verursacht eine Verletzung dabei völlig andere elektrische Signale als ein Kälteschock, berichten die Forscher. Ein Schnitt an einem Blatt löst demnach Impulse aus, die sich über mehrere Minuten hinziehen. Kälte führt hingegen zu schnelleren, etwa 15 Sekunden kurzen Impulsen.
“Diese Unterschiede sind für uns ein Hinweis darauf, dass die elektrischen Signale jeweils eine spezielle Bedeutung haben”, so Hedrich. Sie könnten möglicherweise hinter den unterschiedlichen Antworten stecken, mit denen Pflanzen auf verschiedene Herausforderungen reagiert. Bei Frostreizen bildet sie beispielsweise Substanzen, die vor Kälte schützen.
Mit ihrer Blattlaus-Methode wollen die Forscher nun auch weiterhin den spannenden Fragen rund um die pflanzliche Datenvermittlung nachgehen: Wie und wo entstehen die Signale? Welche Informationen transportieren sie? Wo werden sie registriert und welche Reaktionen folgen darauf? Man darf also gespannt sein, was die Würzburger Wissenschaftler mit Hilfe ihrer kleinen Assistenten noch herausfindenden werden.
Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg
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