Überflutungstoleranz bei Pflanzen:
Forschung (Stand 2016)

Pflanzen brauchen für ihren Energiestoffwechsel Sauerstoff - ein Mangel an Sauerstoff, wie er zum Beispiel bei Überflutungen auftritt, kann sie schädigen oder sogar zum Absterben bringen. Vielfältige Anpassungsreaktionen der Pflanzen auf diesen Stress sind schon länger bekannt: Einige Pflanzen setzen mit einem Durchlüftungsgewebe auf effektiveren Transport oder versuchen, durch verstärktes Streckungswachstum von Blättern und Stängeln über die Wasseroberfläche zu kommen. Wasserpflanzen dagegen haben ihren Stoffwechsel so angepasst, dass sie dauerhaft unter Wasser leben können.

Selbst empfindliche Pflanzen können mit Hilfe von Gärungsprozessen einige Tage unter Wasser überleben. Lange Zeit war unbekannt, wie Pflanzenzellen überhaupt bemerken, dass die Sauerstoffkonzentration abfällt. Es wurde spekuliert, ob bestimmte Veränderungen in der Zelle ein indirektes Signal erzeugen, oder ob ein direkter Sensor für den Sauerstoffgehalt existiert. Dieser Sauerstoffsensor wurde erst vor wenigen Jahren entdeckt.

Einen Überblick über diese Themen und die Forschungsansätze der Arbeitsgruppe Pflanzengenetik an der Uni Bayreuth gibt der folgende Artikel:

Mustroph, A., Sauter, M., Geigenberger, P. and van Dongen, J. (2016), (Über)leben ohne Sauerstoff - Wenn Pflanzen die Luft ausgeht. Biologie in unserer Zeit, 46: 32–40. doi: 10.1002/biuz.201610584

(verfügbar auch als PDF)

^{Querschnitt durch die Wurzel des Straußgras (Agrostis stolonifera) mit Durchlüftungsgewebe}

 

Strategien zur Anpassung von Kulturpflanzen an den Klimawandel

Die Pflanzengenetiker arbeiten an verschiedenen Fragestellungen zum Thema Pflanzen unter Überflutung und Sauerstoffmangel. Durch den globalen Klimawandel kommt es künftig auch in Bayern verstärkt zu Wetterextremen wie Trockenheit oder Starkregen. Raps als wichtige Kulturpflanze ist sehr empfindlich gegenüber Staunässe, die nach Starkregen auftreten kann. Mit Hilfe von Experimenten mit dieser überflutungsempfindlichen Pflanze sowie verwandten Arten, die sehr gut mit Staunässe umgehen können, z.B. Brunnenkresse und Sumpfkressen, sollen Grundlagen geschaffen werden, Raps durch Züchtung an den Klimawandel anzupassen.

Ein Teil der Forschung wurde gefördert im Rahmen des Projektverbunds BayKlimaFit 1 (2016-2019, Bayerisches Staatsministerim für Umwelt und Verbraucherschutz).

-> Mehr zum Stand der Forschung 2023

 

^{Blätter des Krausen Ampfers (Rumex crispus) in einer überfluteten Wiese (Foto: Ole Pedersen).}