Forscher haben festgestellt, dass Pflanzen durch ein Hormon Überschwemmungen besser überstehen können.

Weltweit nehmen extreme Wetterphänomene zu – häufige Dürren, Brände, aber auch Hochwasser sind Folgen des Klimawandels. Für Landwirte bedeutet ein überschwemmtes Feld große Verluste: Etwa 15 Prozent der globalen Ernteausfälle gehen auf Überschwemmungen zurück. Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung der Universität Freiburg hat untersucht, wie Nutzpflanzen Hochwasserereignisse besser überstehen können.

Pflanzen entwickeln „Notstromsystem“

Dr. Sjon Hartman, Juniorprofessor an der Universität Freiburg, fand heraus, dass ein Signalmolekül Pflanzen widerstandsfähiger gegen Überschwemmungen machen kann. Das gasförmige Pflanzenhormon Ethylen bewirkt, dass die Pflanze eine Art molekulares Notstromsystem anschaltet. Das hilft ihr, den Sauerstoffmangel bei Überflutung zu überstehen. Das Team hatte zuvor nachgewiesen, dass Ethylen der Pflanze das Signal übermittelt, dass sie unter Wasser steht. Eine Vorbehandlung der Versuchspflanzen mit dem Hormon verbesserte die Überlebenschancen. 

Forscher haben Überschwemmung simuliert

Das Forschungsteam simulierte die Überschwemmung, indem sie Keimlinge der Ackerschmalwand unter eine Glocke ohne Licht und Sauerstoff legten. Wenn die Keimlinge zuvor dem Gas Ethylen ausgesetzt waren, überlebten die Zellen der Wurzelspitzen länger. Die behandelten Pflanzen stoppten das Wachstum der Wurzeln und stellten die Energiegewinnung in den Zellen auf sauerstofffreie Stoffwechselvorgänge um. Außerdem bewirkte das Ethylen, dass die Zellen besser gegen schädliche Sauerstoffradikale geschützt waren, die sich bei Sauerstoffmangel in Pflanzen ansammeln. Dies ergaben Analysen von Genaktivitäten und der Proteinzusammensetzung der Zellen.

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