Wie Pflanzen kommunizieren

Alle Lebewesen brauchen Informationen aus ihrer Umgebung, um sich verändernde Bedingungen zu überleben. Pflanzen können zwischen Umweltstress wie Trockenheit oder Erkrankung unterscheiden und Organismen in der Nähe sogar vor solchen Gefahren warnen.

Das EU-finanzierte Projekt ROOTS (The roots of plant productivity: How the rhizosphere interact with the aboveground armament for indirect and direct defense against abiotic stressors) untersuchte, wie Wurzeln das Pflanzenwachstum beeinflussen, indem sie Reize aus der Umwelt erfassen und darauf reagieren.

Da viele Pflanzen überschüssiges Salz in ihrer Umgebung nicht dulden können, bieten Hochsalzbedingungen ein gutes Modell für die Untersuchung der Frage, wie Pflanzen auf Belastungen wie Trockenheit reagieren. Bei Pflanzen, die Forscher unter Hochsalzbedingungen anpflanzten, konnten sie feststellen, dass die unterirdischen Wurzeln chemische Signale an die oberirdischen Triebe schickten und so physiologische und Wachstumsveränderungen hervorriefen.

Unglaublicherweise traten die gleichen Veränderungen bei Pflanzen ohne Salzbelastung auf, die in der Nähe der belasteten Pflanzen wuchsen. Diese benachbarten Pflanzen schlossen winzige Poren auf der Oberfläche ihrer Blätter, um die Aufnahme von zu viel Salz und den Verlust von Wasser zu verhindern.

Außerdem veränderten sie ihren Stoffwechsel in Vorbereitung auf bevorstehenden Stress, dem sie allerdings noch nicht ausgesetzt waren. Durch diese Vorwarnung konnten die Pflanzen besser zurechtkommen, als die Forscher sie den gleichen hohen Salzbedingungen wie ihre Nachbarn aussetzten.

Bei dem Versuch, dieses Phänomen zu erklären, entdeckten Forscher, dass die am stärksten belasteten Pflanzen höhere Werte von Chemikalien abgaben, die als flüchtige organische Verbindungen (VOC) bekannt sind. Wenn Forscher unbelastete Pflanzen bestimmten VOC aussetzten, lösten sie die gleiche Reaktion aus. Dies bestätigt, dass benachbarte Pflanzen VOC, die von gestressten Pflanzen ausgesandt wurden, als Warnsignal aufnahmen.

Eine solche Kommunikation gilt nicht nur für Stress: Die Forscher fanden heraus, dass Pflanzen ihren Nachbarn auch Informationen über Umweltbedingungen wie Nährstoffverfügbarkeit gaben. Auf diese Weise konnten die ihr Wachstum anpassen und die Ressourcen entsprechend verteilen. Überraschenderweise kooperierten Pflanzen, die genetisch eng verwandten waren, indem Sie den Raum teilten und den Wettbewerb mit weniger verwandten Pflanzen vermieden, wenn die Ressourcen begrenzt waren.

Das Verständnis von Wachstum und Verhalten bei Pflanzen, insbesondere deren Reaktion auf Belastungen, ist wichtig für die Verbesserung der Pflanzenproduktion angesichts einer sich erwärmenden und dürregefährdeten Klimas.