Forschungen von Mikrobiologen in China und Deutschland haben bestätigt, was viele Gärtner bereits aus Erfahrung wussten: Die beiden Seiten eines Blattes unterscheiden sich deutlich. Das ist wichtig, denn obwohl Blätter klein sind, bilden sie zusammen ein riesiges Habitat. Wie riesig? Yin und Kollegen geben in ihrer neuen Studie an, dass die gesamte Blattoberfläche etwa der doppelten Erdoberfläche entspricht – ein riesiger Lebensraum für Mikroben. Und die Hälfte dieses Lebensraums befindet sich auf der Blattunterseite. Gärtner wissen, dass sich dort Blattläuse aufhalten, doch bis vor Kurzem betrachteten Wissenschaftler, die Mikroben auf Blättern untersuchten, das Blatt als Ganzes. Nun haben Yin und Kollegen die Bakterienpopulationen auf beiden Blattseiten untersucht und festgestellt, dass sich auf jeder Seite zwei unterschiedliche Gemeinschaften finden.
Das ist nicht verwunderlich, denn die beiden Seiten eines Blattes sind unterschiedlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Die Oberseite ist Wind, Regen und Sonne ausgesetzt, während die Unterseite geschützt und beschattet ist. Blätter entwickeln sich, um sich daran anzupassen, und typischerweise ist die Oberseite wasserabweisender, während sich auf der Unterseite die Poren befinden. Stomata, die Luft in die Blätter hinein und wieder hinaus lassen. Unangenehm für mich ist in diesem Fall die Quercus robur Die von dem Team untersuchten Bäume wiesen an der Unterseite im Bereich der Stomata eine stärkere Wasserabweisung auf, was bedeuten könnte, dass die Ergebnisse dieses Experiments von denen einer typischen Pflanze abweichen.
Ein weiterer Unterschied zu früheren Studien besteht darin, dass das Team nicht nur ein oder zwei Blätter untersuchte, sondern sie über eine ganze Saison hinweg beobachtete. Dadurch konnten sie die Auswirkungen von Veränderungen und Konstanz analysieren. Sobald ein Blatt ausgewachsen ist, bleiben einige Faktoren stabil, wie Größe, Form und Anzahl der Blattadern. Im Laufe einer Saison verändern sich jedoch andere Dinge, beispielsweise Pigmente oder der Wassergehalt.
Das Experiment fand im Marburger Lichtwald in Deutschland statt, etwa anderthalb Autostunden nördlich von Frankfurt. Hier ein Dutzend RametsGenetisch identische Eichenstecklinge wurden in einem gemeinsamen Garten auf einer Waldlichtung angepflanzt. Die identischen Gene und der gleiche Standort erklären keine Unterschiede in den Blättern. Die Forscher markierten die Blätter, für die sie Bakterienproben nahmen, mit farbcodierten Plastikringen, um dieselben Blätter über die gesamte Saison hinweg zu beobachten und nicht jedes Mal ein anderes Blatt zu beproben.
Die wiederholten Abstriche können sowohl Vor- als auch Nachteile haben. Zwar erhält man jedes Mal Daten vom selben Blatt, aber zerstört man beim Abstrich nicht die dort ansässige Bakteriengemeinschaft? Wenn ja, misst man lediglich die Auswirkungen der Neubesiedlung nach jedem Abstrich. Daher nahm das Team im September zusätzlich einen Referenzabstrich von einem benachbarten Blatt, um die Ergebnisse der wiederholten Abstriche zu überprüfen.
Eine weitere mögliche Erklärung für etwaige Unterschiede könnte schlicht die Sonneneinstrahlung sein, wobei die Blattoberseite kontinuierlich Sonnenlicht abbekommt. Daher beschattete das Team auch einige Bäume, um zu sehen, ob sich dadurch die Unterschiede zwischen den beiden Blattseiten veränderten.
Sie stellten fest, dass die beiden Seiten zwar unterschiedliche Bakteriengemeinschaften aufwiesen, die jedoch jeweils von derselben Bakteriengruppe dominiert wurden, allerdings in deutlich unterschiedlichen Anteilen. Die Jahreszeiten hatten einen größeren Einfluss auf die Variabilität, doch beide Faktoren wurden von den Unterschieden zwischen den Bäumen und zufälligen Schwankungen in den Ergebnissen überlagert. Besonders interessant an der Studie ist, wie sich diese Veränderung der Diversität im Laufe des Herbstes darstellte.
Die Artenvielfalt auf der Blattoberseite blieb weitgehend unverändert. Auf der Blattunterseite hingegen zeigte sich ein anderes Bild. Im Frühjahr war die Bakteriengemeinschaft dort genauso vielfältig wie auf der Oberseite, doch diese Vielfalt nahm im Laufe der Saison ab, als ob Bakterien herausgefiltert würden. Etwas verwirrend ist, dass die Blattunterseite zwar mehr gemeinsame Arten mit der Blattoberseite aufwies, die Artenvielfalt jedoch geringer war.
Eine mögliche Erklärung für den Unterschied könnte sein, wie die Bakterien auf die Blattunterseite gelangten. Dort finden sich Spuren von Insekten. Auf der Blattoberseite gedeihen einige wenige Bakteriengattungen gut. Die Liste umfasst: DeinokokkenEine Gattung, die für ihre Fähigkeit bekannt ist, hohe Strahlung zu überleben. Die Bakterien auf der Oberseite sind schwer abzutöten. Einige der Bakterien auf der Unterseite sind opportunistisch und umfassen Gattungen wie leuconostoc, das Zucker fermentiert. Sie fanden außerdem heraus, dass Buchnera und PortieraEs handelt sich um Bakterien, die in Blattläusen und Weißen Fliegen leben. Da sie nicht auf Blättern vorkommen, stammt ihre DNA wahrscheinlich von Abstrichen, die tote Bakterien aufgenommen haben. Findet man diese Bakterien auf einem Blatt, wurden sie höchstwahrscheinlich von Insekten übertragen.
Eines der ungewöhnlicheren Ergebnisse war das Fehlen eines Unterschieds zwischen beschatteten und unbeschatteten Proben. Da die Sonneneinstrahlung die Blattoberseite zu einem ungünstigen Lebensraum macht, würde man erwarten, dass sich die Blätter von Pflanzen im Schatten verändern. Dies war jedoch nicht der Fall. Warum das so ist, bleibt unklar. Die Autoren vermuten, dass die Beschattung möglicherweise nicht stark genug war, halten es aber für wahrscheinlicher, dass die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der Blattseiten den Hauptfaktor darstellten.
Die Ergebnisse beziehen sich ausschließlich auf Bakterien; Pilze wurden in der Studie nicht berücksichtigt. Sie verdeutlichen jedoch, wie komplex Wälder, Felder und Gärten als Lebensräume sind. Die Blattoberseiten sind zwar alle der gleichen Sonneneinstrahlung ausgesetzt, die Unterseiten spiegeln aber die lokalen Bedingungen und den Zustand der Pflanze wider. Was die Autoren nicht erwähnen, ist, dass die Behandlung von Blättern als einheitliches Mittel zur Schädlings- oder Pilzbekämpfung die komplexen ökologischen Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und ihren Bewohnern weitgehend außer Acht lässt. Dies scheint sich jedoch aus ihren Ergebnissen abzuleiten.
Die Bedeutung reicht weit über Blattläuse an Rosen hinaus. Die Mikroben auf Pflanzen sind Teil eines Systems der gegenseitigen Kontrolle. Einige unterstützen die Stickstofffixierung, andere beeinflussen den Kohlenstoffkreislauf. Manche sind Krankheitserreger, die einer Pflanze schaden können, andere wiederum erbringen nützliche Leistungen für dieselbe Pflanze. Es handelt sich um eine komplexe Gemeinschaft, wie Yin und Kollegen feststellen. eine frühere Studie von Smets und Kollegen Ich habe ganz andere Ergebnisse erzielt als sie.
Smets et al. identifizierten Kerntaxa anhand von Abundanz-Besetzungs-Verteilungen auf rarefizierten Datensätzen, während wir einen Schwellenwert von 90 % für das Vorkommen anwandten, was zu unterschiedlichen Interpretationen der Kerngemeinschaft führen kann. Darüber hinaus kann die Zusammenfassung von Daten mehrerer Arten zu einem einzigen Zeitpunkt artspezifische und saisonale Dynamiken verschleiern, insbesondere wenn Stärke und Richtung der Divergenz zwischen Ober- und Unterseite der Vegetationsfläche im Laufe der Zeit variieren. Zudem befinden sich Blätter verschiedener Arten in unterschiedlichen Entwicklungsstadien, was den Vergleich zwischen den Arten erschwert.
Yin und seine Kollegen argumentieren daher überzeugend, dass die Definition der Kerngemeinschaft und deren Probenahme ein besseres Verständnis der Vorgänge innerhalb der Bakterien ermöglichen könnten. Möglicherweise lassen sich in Zukunft Ernteerträge nicht nur durch die Bewirtschaftung der Felder, sondern auch durch die Kultivierung von Bakterien auf den Blättern verbessern.
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Yin, X., Ramirez, L., Lampei, C., Azarbad, H.Greif, D., Martiné, E., Liu, C.Kong, F., Ang, L., Herrmann, S., Opgenoorth, L. und Bader, M.(2026) Bakteriengemeinschaften auf der Ober- und Unterseite von Blättern zeigen deutliche saisonale Reaktionsmuster. New Phytologist. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1111/nph.71483.
Titelbild: Quercus robur by lalalara / iNaturalist CC BY-NC
