Der Zelltod ist ein wichtiger Verteidigungsmechanismus von Pflanzen, seine Grundlagen jedoch werden noch kaum verstanden. Der Erforschung dieses Vorgangs widmen sich Biochemiker am Departement für Biochemie und Zellbiologie an der Universität Wien: «Rückschlüsse der Alltagserfahrung, dass etwa grosse Hitze oder Ozon Pflanzen umbringt, entsprechen nicht immer den tatsächlichen Vorgängen. Meistens leitet die Pflanze ein Programm ein, das zu retten versucht, was noch zu retten ist. Im Kern bleibt sie, trotz Absterbens bestimmter Teile, dadurch oft noch lebendig», so Studienleiter Andeas Bachmair.

Pflanzen haben andere Schutzmechanismen entwickelt als Tiere. «Statt ihren Standort zu wechseln, verzichten sie bei widrigen Umständen bewusst auf bestimmte Teile», so Bachmair. Darüber hinaus führe die Pflanze jedoch auch mit chemischen Waffen Krieg gegen Feinde, wie das Beispiel des Pilzbefalls zeigt. «Betroffene Stellen sterben nicht nur ab, sondern produzieren Gifte, die den Pilz abtöten sollen. Sichtbar wird das etwa auf den Blättern durch braune Flecken rund um Pilzsporen.» Andere Bedrohungen, die ähnliche Mechanismen in Gang setzen können, sind Frassfeinde wie etwa Insekten, jedoch auch zu hohe oder zu niedrige Temperaturen, Umweltverschmutzung oder hohe Ozonwerte.

Der Zelltod wird durch äusserst komplexe Prozesse verursacht, deren Steuerung noch wenig bekannt ist. Bachmair untersucht mit seinem Team die Rolle des Proteins Ubiquitin, das sich in bisherigen Erhebungen als Schlüsselelement erwiesen hat. «Es wird an andere Proteine angehängt und gibt dadurch den Auftrag, das ‹markierte› Protein aus der Zelle zu entfernen. In vielen Fällen haben durch Ubiquitin gekennzeichnete Proteine vor ihrem Abbau jedoch noch andere Aufgaben zu erledigen.»

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Ein möglicher Aufgabenbereich neben der Produktion von Abwehrgift ist die Mitwirkung am Prozess der Neuverteilung der Nährstoffe: Ressourcen aus defekten oder ausgedienten Zellen verlagert die Pflanze in zum Überleben bestimmte Teile wie Wurzeln oder Samen. «Stroh enthält deshalb kaum Stickstoff, da Getreidearten diesen fast gänzlich in ihre Samen verlagern», so Bachmair. Gleiches gilt für die Blätter im Herbst. «Eigentlich sieht man sie als wichtigen Beitrag für die Humusbildung an, doch 95 Prozent der Nährstoffe der Blätter sind bereits in Stamm oder Wurzeln gewandert, bevor ein Blatt abfällt.»

Inwiefern sich der Blätterfall im Herbst vom programmierten Zelltod als Verteidigungsmechanismus unterscheidet, ist eines der Rätsel, die Bachmair durch seine Forschung lüften will. «Man kennt den Ablauf genau, über die Steuerung des Blätterabfalls weiss man jedoch noch wenig – denn es handelt sich um äusserst langsame Prozesse», so der Wiener Biochemiker. (pte/16.07.2009)

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