Die Blattlebensdauer ist ein wichtiges Pflanzenmerkmal, das mit verschiedenen Aspekten der Pflanzenfunktion und -lebensgeschichte verbunden ist und zu charakteristischen Mustern des Stoffkreislaufs und Energieflusses in Ökosystemen beiträgt. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass die Blattlebensdauer eng mit der Stickstoffkonzentration (N) des Blattes zusammenhängt und dass die Zugabe von Stickstoff in den Boden häufig zu einer Verkürzung der Blattlebensdauer führt. Man geht davon aus, dass die Blattlebensdauer mit zunehmender Stickstoffverfügbarkeit abnimmt, da Stickstoff die Photosynthese fördert. Trotzdem wissen wir wenig über die biochemischen Mechanismen, die der stickstoffabhängigen Blattlebensdauer zugrunde liegen. Und eine zunehmende Stickstoffverfügbarkeit führt nicht immer zu einer verkürzten Blattlebensdauer.
Ethylen ist seit langem als wichtiges Pflanzenhormon bekannt, das an der Alterung und dem Blattverlust beteiligt ist. Die Ethylenproduktion von Pflanzen ist eine Reaktion auf verschiedene abiotische und biotische Stressfaktoren. Die durch Stickstoff induzierte Ethylenproduktion könnte für die stickstoffabhängigen Veränderungen der Blattlebensdauer verantwortlich sein.
Als vorherrschender Vegetationstyp in den semiariden Regionen Eurasiens wird berichtet, dass die gemäßigte Steppe der Inneren Mongolei im Norden Chinas empfindlich auf Umweltveränderungen reagiert. Da Stickstoff einer der wichtigsten limitierenden Faktoren für das Pflanzenwachstum in diesem Gebiet ist, werden die prognostizierten Zunahmen der Stickstoffablagerung vermutlich Auswirkungen auf die physiologischen Prozesse der Pflanzen haben. Ein kürzlich erschienener Artikel in Annals of Botany untersucht die Rolle von Ethylen in den Mechanismen, die der Verkürzung der Blattlebensdauer durch Stickstoffzugabe zugrunde liegen. Dabei ergaben sich drei Hauptergebnisse: (1) Stickstoffzugabe steigerte die Ethylenproduktion der Blätter; (2) eine erhöhte Ethylenproduktion der Blätter war mit einer Verkürzung der Blattlebensdauer verbunden; und (3) Stickstoffzugabe verringerte die Blattlebensdauer hauptsächlich durch eine Veränderung der Ethylenproduktion der Blätter. Diese Studie lieferte den ersten experimentellen Beweis dafür, dass Ethylen die durch Stickstoff verursachte Verkürzung der Blattlebensdauer moduliert, und liefert damit eine neuartige, aber intuitive Erklärung für ein weithin beobachtetes ökologisches Phänomen.
Ren, H., Xu, Z., Zhang, W., Jiang, L., Huang, J., Chen, S., Wang, L. & Han, X. (2013. Zusammenhang von Ethylen mit der stickstoffabhängigen Blattlebensdauer von Grasarten in einer gemäßigten Steppe. Annals of Botany, 112 (9), 1879-1885.
Die Blattlebensdauer ist ein wichtiges funktionelles Merkmal von Pflanzen, das häufig mit der Stickstoffversorgung des Bodens variiert. Ethylen ist ein klassisches Pflanzenhormon, das an der Kontrolle von Alterung und Blattabszission beteiligt ist, aber seine Rolle bei der stickstoffabhängigen Blattlebensdauer ist weitgehend unbekannt. Es wurden Topf- und Feldversuche durchgeführt, um die Auswirkungen der Stickstoffzugabe auf die Blattlebensdauer und die Ethylenproduktion bei zwei dominanten Pflanzenarten zu untersuchen, Agropyron cristatum und Stipa krylovii, in einer gemäßigten Steppe in Nordchina. Stickstoffzugabe erhöhte die Ethylenproduktion und Stickstoffkonzentration der Blätter, verkürzte jedoch die Blattlebensdauer; die Zugabe von Kobaltchlorid, einem Ethylenbiosynthesehemmer, verringerte die Stickstoffkonzentration der Blätter und erhöhte die Blattlebensdauer. Die Pfadanalyse ergab, dass Stickstoffzugabe die Blattlebensdauer hauptsächlich durch eine Veränderung der Ethylenproduktion der Blätter verkürzte. Diese Ergebnisse liefern den ersten experimentellen Beweis für die Beteiligung von Ethylen an der durch Stickstoff verursachten Verringerung der Blattlebensdauer.
