Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass Blätter einen verborgenen Tastsinn haben, der auf ihren Venennetzwerken beruht. Yang und Kollegen haben das herausgefunden Blattadern in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana kann sanfte mechanische Stimulation erkennen allein, ohne Input von anderen Blattgeweben. Ihre Entdeckung wurde kürzlich in veröffentlicht Wissenschaft Fortschritte.
Mithilfe winziger Glasperlen übte das Team präzise mechanische Kräfte auf die Blätter und Adern der Arabidopsis aus. Sie zeichneten schnelle elektrische Signale auf, die als Reaktion erzeugt wurden, ähnlich den Aktionspotentialen, die von tierischen Nerven erzeugt werden. Allerdings folgten die Signale pflanzlicher Venen im Gegensatz zu tierischen Nerven nicht einem Alles-oder-Nichts-Muster, das für echte Aktionspotentiale charakteristisch ist.
Überraschenderweise konnten die Forscher elektrische Aktivität auch dadurch auslösen, dass sie freiliegende Venen stimulierten, die sie chirurgisch aus dem Rest des Blattes entfernt hatten. Diese Reaktion deutet darauf hin, dass die Venen selbst berührungsempfindlich sind und nicht ausschließlich auf berührungsempfindliche Zellen in den äußeren Blattschichten angewiesen sind.
Weitere Experimente führten dazu, dass Protonenpumpen, sogenannte H+-ATPasen, die elektrischen Reaktionen der Venen antreiben. Mutierte Pflanzen, denen wichtige H+-ATPase-Gene fehlten, hatten reduzierte berührungsinduzierte Signale. Einer von diesen, aha3, produzierte ein Protein, das im gesamten Venennetzwerk und insbesondere in Phloem-Begleitzellen gefunden wurde.
Warum können Blattadern Berührungen wahrnehmen? Ein Grund könnte die Verteidigung sein. Die Autoren schreiben:
Die Tatsache, dass durch Mechanostimulation lokale Jasmonat-Signale ausgelöst werden, lässt auf einen Zusammenhang mit der Pflanzenabwehr schließen. Unter bestimmten Bedingungen (z. B. Eindringen von saugenden Wirbellosen in die Entwicklungsschicht 3) kann die lokale Induktion der Aktivität des Jasmonat-Signalwegs von Vorteil sein. Wir stellen jedoch fest, dass die langen Erholungsphasen zwischen elektrischen Signalen mit voller Amplitude und Berührungsreaktion eine starke Stimulation der Abwehrkräfte ausschließen könnten.
Yang et al. 2023
Interessanterweise wuchsen Pflanzen mit eingeschränkter Venenberührungsempfindlichkeit auch langsamer. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass die mechanische Empfindlichkeit der Venen mit ihrer Rolle beim Transport von Nährstoffen wie Zucker zusammenhängt. Die Ergebnisse zeigen, dass es sich bei den Adern nicht nur um passive Leitungen handelt, sondern um dynamische Sinnessysteme, die genau auf das Leben des Blattes abgestimmt sind.
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Yang, T.-H., Chtelat, A., Kurenda, A. und Farmer, EE (2023) „Mechanosensation in Blattadern" Wissenschaft Fortschritte, 9(38). Verfügbar um: https://doi.org/10.1126/sciadv.adh5078.
