Überflutungstoleranz bei Pflanzen:
Neues aus der Forschung

Zum Stand 2023 berichtet die Arbeitsgruppe Pflanzengenetik an der Uni Bayreuth:

Unsere aktuellen Forschungsarbeiten beschäftigen sich unter anderem mit zwei Gruppen von Kreuzblütengewächsen. Die Pflanzen werden mit Staunässe im Boden behandelt. Bei dieser Behandlung zeigen sich bald Wurzelschäden bei empfindlichen Pflanzen. Oder die Pflanzen werden komplett unter Wasser gestellt. Dabei erfahren die Pflanzen in erster Linie eine Energiekrise, die je nach Pflanzenart zum schnellen oder langsameren Absterben führt.

Auf der einen Seite untersuchen wir Arten, die empfindlich auf Überflutung reagieren und bei Staunässe schnell absterben - die Modellpflanze Arabidopsis thaliana und die Nutzpflanze Raps. Es konnte gezeigt werden, dass die empfindlichen Arten auf Überflutungsstress mit bestimmten Mechanismen reagieren können, die Stressantworten aber nicht für langfristiges Überleben ausreichen. Bei Staunässe sterben die Wurzeln aufgrund von Energiemangel ab. Bei kompletter Überflutung verhungern die Pflanzen und sterben innerhalb weniger Tage komplett ab.
Hier geht es zu zwei Publikationen zum Thema Raps:

• Ambros S, Kotewitsch M, Wittig PR, Bammer B and Mustroph A (2022) Transcriptional Response of Two Brassica napus Cultivars to Short-Term Hypoxia in the Root Zone. Front. Plant Sci. 13:897673. doi: 10.3389/fpls.2022.897673
  
  
• Wittig, PR, Ambros, S, Müller, JT, et al. Two Brassica napus cultivars differ in gene expression, but not in their response to submergence. Physiologia Plantarum. 2021; 171: 400– 415. https://doi.org/10.1111/ppl.13251
  
  

^{Raps-Pflanzen nach Staunässe-Behandlung (rechts)}

Auf der anderen Seite arbeiten wir mit Arten, die an das Leben in Sumpfgebieten angepasst sind – die Brunnenkresse und verschiedene Sumpfkressen. Diese Pflanzen können ohne Probleme langfristig Staunässe ertragen, da ihre Wurzeln durchlüftet werden können. Die Brunnenkresse kann bei kompletter Überflutung sogar sehr schnell wachsen und dadurch die Wasseroberfläche erreichen, wodurch die Sprosse wie ein Schnorchel wirken. Die molekularen Grundlagen für diese Mechanismen müssen jedoch noch erforscht werden.

Hier geht es zur Publikation zum Thema Brunnenkresse:

• Müller, J.T., van Veen, H., Bartylla, M.M., Akman, M., Pedersen, O., Sun, P., Schuurink, R.C., Takeuchi, J., Todoroki, Y., Weig, A.R., Sasidharan, R. and Mustroph, A. (2021), Keeping the shoot above water – submergence triggers antithetical growth responses in stems and petioles of watercress (Nasturtium officinale). New Phytol, 229: 140-155.

^{Anpassungsmechanismen der Brunnenkresse: Durchlüftungsgewebe in der Wurzel (links) und Herauswachsen aus dem Wasser (rechts).}