Sonntag, 23. Januar 2022
05.01.2022 07:44
Forschung

Wie sich Pflanzen gegen Hitze schützen

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Von: zvg

Pflanzen können, genau wie andere Organismen auch, durch Hitze stark geschädigt werden. Um ihre Überlebenschancen zu erhöhen, nutzen sie die Hitzeschockreaktion, die auch von menschlichen und tierischen Zellen zum Schutz aktiviert wird. Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben nun herausgefunden, dass pflanzliche Steroidhormone diese Schutzwirkung bei Pflanzen verstärken können.

Es mag schwer fallen sich jetzt im Winter noch daran zu erinnern, aber der Juli 2021 war der heisseste Monat, der jemals dokumentiert wurde. In den USA lag die Temperatur 2,6 Grad Fahrenheit höher als im langjährigen Durchschnitt und Europa verzeichnete in vielen seiner südlichen Länder Temperaturen von über 45 Grad Celsius, mit einem Allzeit-Rekordhoch von 48,8 Grad Celsius an der Ostküste Siziliens.

Hitzeperioden sind deutlich häufiger geworden

Solche Hitzeperioden, mit immer neuen Rekordtemperaturen, sind in den letzten Jahrzehnten deutlich häufiger geworden, was als Folge des Klimawandels gewertet wird. Hitzewellen treten regelmässiger auf, werden heisser und dauern länger an, mit schwerwiegenden Folgen nicht nur für Mensch und Tier, sondern auch für Pflanzen.

«Hitzestress gefährdet Pflanzen in ihren natürlichen Lebensräumen und destabilisiert Ökosysteme. Aber auch die Erträge von Nutzpflanzen können drastisch reduzieren werden, was unsere Nahrungsmittelsicherheit gefährdet», sagt Brigitte Poppenberger, Professorin für Biotechnologie gartenbaulicher Kulturen an der TUM.

Zellen aktivieren zum Schutz vor Hitze eine molekulare Abwehrreaktion

Pflanzen haben Fähigkeiten entwickelt, um kurze Hitzeperioden zu überstehen: Sie können einen molekularen Signalübertragungsweg aktivieren, die so genannte Hitzeschockreaktion. Diese Reaktion nutzen alle Organismen. Sie schützt Zellen unter anderem vor Schäden durch proteotoxischen Stress, der Proteine schädigt und nicht nur durch Hitze, sondern auch durch andere Faktoren verursacht werden kann. Dies sind etwa bestimmte Toxine, UV-Licht oder zu hohe Salzkonzentrationen in Böden.

Die Hitzeschockantwort schützt die Zellen. Ein wichtiger Aspekt ist dabei die Produktion sogenannter Hitzeschockproteine, die als molekulare Schutzschilder dienen, um eine Fehlfaltung von Proteinen zu vermeiden.

Pflanzen antworten mit Hormonen

Pflanzen antworten auf den Hitzestress unter anderem mit so genannten Hitzeschockfaktoren aber auch mit anderen molekularen Akteuren. Insbesondere Hormone, also chemische Botenstoffe, sind hier beteiligt. Eine Gruppe von Hormonen sind die Brassinosteroide, Steroide, die Pflanzen bilden, um ihr Wachstum und ihre Entwicklung zu regulieren.

Neben wachstumsfördernden Eigenschaften besitzen sie auch andere interessante Fähigkeiten: Sie können die Hitzestressresistenz von Pflanzen erhöhen. Forschende der TUM haben herausgefunden, was zu dieser Schutzfähigkeit beiträgt.

An- und Abschalten

Unter Nutzung der Modell-Pflanze Arabidopsis thaliana konnte die Gruppe von Prof. Brigitte Poppenberger aufklären, wie ein bestimmter Transkriptionsfaktor, also ein spezielles Protein das für das An- und Abschalten bestimmter Abschnitte auf der DNA zuständig ist, von Brassinosteroiden reguliert wird. Dieser Transkriptionsfaktor namens BES1 kann mit Hitzeschockfaktoren interagieren, wodurch genetische Information gezielt genutzt werden kann, um Hitzeschockproteine verstärkt zu synthetisieren.

Wenn die Aktivität von BES1 erhöht wird, werden Pflanzen widerstandsfähiger gegen Hitzestress, wenn sie verringert wird, werden sie empfindlicher. Die Gruppe konnte weiter zeigen, dass BES1 durch Hitzestress aktiviert wird und dass diese Aktivierung durch Brassinosteroide stimuliert wird.

Mögliche Anwendung in der Landwirtschaft und im Gartenbau

«Diese Ergebnisse sind nicht nur für Biologinnen und Biologen interessant, die versuchen, das Verständnis der Hitzeschockreaktion zu erweitern, sondern haben auch Potenzial für eine Anwendung in der Landwirtschaft und im Gartenbau», sagt Prof. Poppenberger.

Biostimulanzien, die Brassinosteroide enthalten, sind verfügbar und können auf ihre Fähigkeit getestet werden, die Hitzestressresistenz von Pflanzen zu erhöhen. Bei solchen Substanzen handelt es sich um Naturstoffe, die für den ökologischen Landbau zugelassen sind und somit problemlos eingesetzt werden könnten. Alternativ kann BES1 ein interessantes Ziel für Züchtungsansätze darstellen. Damit könnten Sorten geschaffen werden, die hitzestressresistenter sind, und dadurch ertragsstabiler, wenn die nächste Hitzewelle kommt.

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8 Responses

  1. Klar, es ist jetzt wärmer als vor 150 Jahren. Das ist auch gut so und hat uns Wohlstand und Mehrertrag gebracht. Denn mehr Wärme bedeutet mehr CO2 in der Luft, dadurch muss die Pflanze ihre Mündchen (Stomata) nicht so lange und weit öffnen, um an genug CO2 zu kommen. Dadurch geht weniger Wasser verloren.
    Wenn es wärmer wird, regnet es insgesamt auch mehr. Denn die Verdunstung nimmt zu (Luft saugt Wasserdampf vom Meer auf, das dann wieder als Regen fällt).
    Dankbarkeit statt Panik ist geboten!

    1. Ich denke da hat jemand der nicht weiss wie CO2 auf den Klimawandel wirkt selbst schon selbst zu viel CO2 aufgenommen.

  2. Nein, denn im Gegensatz zu den kadaverhehorsamen Menschen trage ich keine Maske, die verursacht, dass diese Menschen 25 Mal zu viel CO2 einatmen müssen.
    Ich empfehle Informationen ausserhalb der Lügenmedien. Z. Bsp. von Dr. Ing. Bernd Fleischmann zum Klima und CO2.

    1. Du scheinst wieder einmal einen Schwurbler gefunden zu haben. Elektrotechniker als Experte für Klima!!! Was für ein Witz. Übrigens: Wissenschaftlichkeit hat nichts mit Kadavergehorsam zu tun. Aber blind jedem „Querdenker“-Erguss zu folgen geht unter Sektierertum. Und da bist du angelangt. Wenn Ivo Sasek und seine Adlaten, Stricker, Thiel und wer weiss welche Schwurbler noch etwas ungeprüft veröffentlichen, dann verinnerlichst du das sofort und verbreitest es als Dogma.

      1. Übrigens an alle Querdenker: Wenn man wirklich querdenken will, muss man abschätzen können, ob irgend etwas schlüssig sein kann und von mehr als einer Quelle, die absolut unabhängig voneinander sind bestätigt wurde. Und in euren Schwurblerseiten wird dasselbe immer wieder voneinander abgeschrieben. Sasek, Stricker und alle die anderen Schwurbler sind nicht unabhängig voneinander sondern schieben den Blödsinn hin und her.

        1. Die lachen doch nur über die Leute, die so einen Blödsinn glauben und ihnen noch grosszügig Spenden hinterherschieben. Ivo Sasek z.B. hat mit kla.tv, sasek.tv, familie-sasek.ch und ocg.live, die alle absolute Verschwörungstheorien und Frömmlermist verbreiten, ein Riesenimperium aufgebaut, das Millionen kostet und finanziert werden muss (auch Ivo Sasek will seinen Anteil). Und Beat sagt zu zergeht in Ehrfurcht.

        2. Die sogenannten Schwurbler sind Menschen, die sich wirklich auskennen und die verfügbaren Daten zusammenfügen und die Menschen aufklären.
          Schlimm sind Lügen, Irreführung, Ausgrenzung. Das wird aber von den Leuten betrieben, deren Quellen du, Jonas, für wahr hältst.
          Die Fakten und die Wahrheit sind eindeutig auf der Seite der “ Verschwörungstheoretiker“.

          1. Beat vergiss es. Du glaubst jeden Mist, der irgendwo auf Trollseiten veröffentlicht wird und was von NIEMANDEM geprüft wurde. Und ja: ich grenze euch Schwurbler aus, da eure absolute sektiererische Minderheit uns schon lange als kadavergehorsame, mit dem Strom schwimmende Unwissende abgestempelt und verurteilt haben. Ich würde auch nie Uriella-Anhänger, Sonnentempler und was für Sekten auch immer ernst nehmen. Wieso soll ich das mit euch tun? Ist ja derselbe Blödsinn .

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