Wie Pflanzen die Temperatur messen

Pflanzen reagieren empfindlich auf Veränderungen ihrer Umgebungstemperatur. Die Ackerschmalwand hat beispielsweise bei 22 Grad Celsius einen kompakten Wuchs. Erhöht sich die Temperatur um nur wenige Grad Celsius, zeigt die Pflanze ein gesteigertes Längenwachstum von Spross und Blättern: Dies erleichtert es den Pflanzenorganen, sich durch Verdunstung abzukühlen.

In zwei sich ergänzenden Studien, die nun im Fachmagazin „Science“ veröffentlicht wurden, haben Freiburger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit Forschungsgruppen aus Cambridge/England, Buenos Aires/Argentinien und St. Louis/USA nun gezeigt, dass der Lichtrezeptor Phytochrom B in Pflanzen auch als Temperatursensor wirkt.

Phytochrome sind Photorezeptor-Proteine, die in höheren Pflanzen eine Vielzahl physiologischer Prozesse steuern, wie Samenkeimung, Keimlingsentwicklung, Blütenbildung und die Vermeidung von Schatten. Die spektrale Zusammensetzung der Lichtumgebung variiert je nachdem wo eine Pflanze wächst: Im offenen Sonnenlicht ist der Anteil hellroten Lichts hoch, im Vegetationsschatten sind blaue und hellrote Farbanteile herausgefiltert und somit dunkelrote Lichtanteile angereichert. Phytochrome können Licht absorbieren und funktionieren wie eine Art molekularer Schalter: Während der hellrote Lichtanteil aus dem Sonnenlicht die Phytochrome aktiviert, werden diese durch dunkelrotes Licht inaktiviert. Aufgrund dieser Eigenschaften sind Pflanzen zum Beispiel in der Lage, den Hellrot-Anteil in ihrer Lichtumgebung zu bestimmen. Aktives Phytochrom B hemmt etwa das Längenwachstum der Pflanzen und fördert so einen kompakten Pflanzenwuchs: Es bindet an Kontrollabschnitte, sogenannte Promotoren, von bestimmten Genen, die unter anderem an der Regulation des Längenwachstums beteiligt sind, und steuert so deren Aktivität.

Weitere Infos: www.pr.uni-freiburg.de