Indian Summer
Landwirtschaft
Wandern in den bunten Wäldern
Manche Wälder sind Geheimtipps für die Daheimgebliebenen. Nicht jeder kann es sich leisten, zum Indian Summer nach Nordamerika und Kanada zu fahren, wenn der Wald seine Blätter von grün über gelb, ocker, rot bis braun färbt, bevor Kinderstiefel durch knietiefes Laub freche Bahnen schaufeln. Die Buchenwälder um Biesenthal nordöstlich von Berlin beispielsweise zeigen entlang der B2 ein farbenprächtiges Herbstspiel.
Frühere Farbenpalette durch Trockenheit
Weil die Trockenheit in diesem Jahr die Bäume ihr Blätter früher abwerfen lässt, hat das Farbenspiel des Waldes schon früher begonnen, teilt die Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen mit.
Gelbes und blau-grünes Chlorophyll färben die Blätter grün. Im Herbst hingegen wandert der blau-grüne Anteil des Farbstoffes durch die Blattadern und -zweige zurück und wird im Stamm der Bäume gespeichert.
Zudem können die absterbenden Blätter des Herbstes den Sauerstoff nicht mehr verarbeiten und er färbt durch chemische Umwandlungsprozesse den noch im Zellsaft vorhandenen gelben Farbstoff rot. Die unterschiedlichsten Mischungen zwischen den verschiedenen Farben ergeben das bunte Feuerwerk im Wald.
Indiziert werden die Prozesse durch niedrige Nacht- und hohe Tagestemperaturen bei intensiver Sonneneinstrahlung. Kürzere Tage und geringere Temperaturen führen außerdem zur Umwandlung der gespeicherten Stärke in Zucker, der die Frosthärte der Pflanzen erhöht.
Wenn Blätter altern
Pflanzenforscher haben in der Ackerschmalwand ihr Lieblingsforschungsobjekt, weil hier die Gensequenz vollständig bekannt ist. Wenn die Stengel der Pflanze ausgewachsen sind, dann speichert sie darin die Nährstoffe, die mit der in den Blättern über die Photosynthese gewonnenen Energie synthetisiert wurden. Über Blüten und Samen werden die Nährstoffe an die nächste Generation weiter gegeben. Das Blatt hat seine Funktion erfüllt und stirbt in einem streng kontrollierten Abbauprozess, der so genannten Seneszenz, ab.
Dr. Ulrike Zentgraf vom Zentrum für Molekularbiologie der Universität Tübingen hat in diesem Jahr erforscht, dass die Blattseneszenz ein aktiver, energieaufwendiger Abbauprozess ist: „Im Vordergrund steht nicht der Zelltod, sondern die Mobilisierung von Stoffen aus den Zellen des absterbenden Pflanzenorgans.“ Die Blätter ergrünen sogar wieder, wenn sie mit dem Pflanzenhormon Cytokinin behandelt werden.
Als möglicher Auslöser der Seneszenz käme, nach der Genetikerin, das Absinken der Photosyntheserate unter einen Schwellenwert in Betracht. Bei der Ackerschmalwand mit einer schnellen Generationsfolge sinkt diese Rate nach voller Entfaltung des Blattes bereits nach vier bis sechs Tagen auf nur noch die Hälfte des Maximums. Aber es gibt ältere Blätter an einer jungen Pflanze, die genauso wie junge Blätter an älteren Pflanzen die gleichen Alterungserscheinungen zeigen. Zwar sind verschiedene Gene für die unterschiedliche Alterung zuständig, aber sie wirken in der gleichen Weise: Sie erzeugen Produkte, die den Proteinabbau oder den Transport von Nährstoffe veranlassen. Manche Gene werden aktiv, wenn das Blatt ein bestimmtes Alter hat und manche dieser Gene wirken erst, wenn die gesamte Pflanze ein bestimmte Alter erreicht hat.
Oxidativer Stress
Bei allen Lebewesen, die Sauerstoff benötigen, entstehen im Stoffwechsel zerstörerische Sauerstoffradikale. Bevor die Seneszenz an den Blättern sichtbar wird, hat Dr. Zentgraf festgestellt, dass bereits deutlich weniger Enzyme hergestellt worden sind, die Sauerstoffradikale einfangen können. Die Seneszenz induzierenden Gene wurden ihrerseits durch freie Radikale „angeschaltet“. Daraus folgert die Wissenschaft, dass zunehmender oxidativer Stress die Blattalterung begünstigt: „Wir haben einen Transkriptionsfaktor WRKY 53 identifiziert, der in der komplizierten Regelungsskala der Seneszenz weit oben stehen muss,“ sagt Dr. Zentgraf. „In der sechsten bis siebten Woche des Pflanzensystems steigt die Produktion des WRKY 53 in allen Blättern der Rosette.“ Ein Transkriptionsfaktor regelt die Genexpression.
Wie in der Biologie überall, gibt es auch hier Gegenspieler, die Einfluss auf die Ausprägung der Blattalterung haben. Bei dem Faktor WRKY 53 sind es die Salicyl- und Jasmonsäure. Zwischen den Prozessen der Seneszenz hat das Team der Universität noch viel Forschungsarbeit vor sich. Als Fernziel ihrer Forschung kann sich Dr. Zentgraf vorstellen, in die Blattalterung und die Mobilisierung der Nährstoffe einzugreifen. Möglicherweise lassen sich dadurch Erträge von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen erhöhen oder zumindest bei der Lagerung von Brokkoli, Schnittblumen und Getreide die Alterung der Pflanzenorgane hinauszögern.
roRo