Mittwoch, 13.11.2019
 
Seit 15:35 Uhr @mediasres
StartseiteForschung aktuellEin Kunsthormon lässt Pflanzen Dürrephasen besser überstehen25.10.2019

Anpassung an TrockenheitEin Kunsthormon lässt Pflanzen Dürrephasen besser überstehen

Wegen des Klimawandels wird die Landwirtschaft in Zukunft verstärkt trockenresistente Pflanzen benötigen. Forscher aus Kalifornien verfolgen nun noch einen anderen Ansatz: Spezielle Wirkstoffe in Spritzmitteln sollen die Pflanzen dazu bringen, ihren Wasserverbrauch in Notzeiten zu drosseln.

Von Lucian Haas

Hören Sie unsere Beiträge in der Dlf Audiothek
Cherry-Tomaten der Sorte Dolce Vita (imago / imagebroker)
Tomatenpflanzen könnten mit Hilfe eines Kunsthormons vor dem Austrocknen geschützt werden (imago / imagebroker)
Mehr zum Thema

Pflanzen und Dürrephasen Ein Energieschub für die Wurzeln

Getreideernte Landwirte kämpfen mit Trockenheit

Botanik Wie Pflanzen um Wasser konkurrieren

Trockenheit Pflanzen setzen Notruf ab

Abscisinsäure – das ist ein von Pflanzen gebildetes Hormon. Der auch ABA genannte Stoff dient vor allem dazu, Stressreaktionen der Pflanzen zu steuern. Der Biologe Sean Cutler von der University of California in Riverside erforscht diese Zusammenhänge seit Jahren.

"Eine der wichtigsten Rollen von ABA ist der Umgang mit Trockenstress. Wenn es an Wasser mangelt, produzieren die Pflanzen sehr viel von diesem Hormon. Es verteilt sich dann in der Pflanze und löst eine Reihe von Schutzmechanismen aus, die ihr helfen, mit der geringeren Wasserverfügbarkeit zurechtzukommen."

Einer dieser Schutzmechanismen ist es, die Stomata zu schließen. Das sind die Atemöffnungen der Pflanzen auf ihren Blättern. Durch die Stomata kann aber auch viel Wasser verdunsten. Bleiben sie weitgehend geschlossen, sinkt der Wasserbedarf. Sean Cutler und sein Forschungsteam arbeiten daran, synthetische Moleküle zu entwickeln, die in den Pflanzen ähnlich wirken wie die Abscisinsäure.

Ein "Super-Hormon" schließt die Spaltöffnungen

Im Fachmagazin Science vermeldeten die Wissenschaftler jetzt einen Erfolg. Sie fanden einen synthetischen Wirkstoff, der an den gleichen Zellrezeptoren wie das natürliche Pflanzenhormon andocken kann. Und mehr noch: Er ist dort sogar stärker und länger aktiv.

"Wir nutzten einen Computer, um in Datenbanken nach Stoffen mit passenden Eigenschaften zu suchen. Damit hatten wir zwar noch nicht die finale Lösung, aber einen guten Ausgangspunkt, um dann mit unserem Verständnis über die Wirkungsweise ein bestimmtes Molekül noch gezielt zu verbessern. Am Ende synthetisierten wir ein Molekül, das zehn Mal stärker wirkt als das natürliche Hormon. Es ist wie ein Super-Hormon."

Sean Cutler taufte den Wirkstoff Opabactin, kurz OP. Das steht für Over-Powered ABA –eine Abscisinsäure im Turbomodus. In Versuchen besprühten die Forscher verschiedene Pflanzen, darunter Tomaten und Weizen, mit Opabactin. Die so behandelten Pflanzen verdunsteten dann mindestens fünf Tage lang deutlich weniger Wasser. Bei Pflanzen, die mit Abscisinsäure behandelt wurden, hielt die Wirkung nur zwei bis drei Tage an. Sean Cutler sieht für die Landwirtschaft neue Perspektiven: Opabactin könnte eines Tages als Spritzmittel zum Einsatz kommen, damit die Pflanzen Dürrezeiten besser überstehen.

Vorerst noch Grundlagenforschung

"Mit Wirkstoffen wie Opabactin könnten Farmer beeinflussen, wieviel Wasser die Pflanzen auf ihren Feldern verbrauchen. Es wäre ein Steuerungsinstrument, mit dem sie auf wechselnde Umweltbedingungen reagieren könnten."

In Zeiten des Klimawandels wäre das sehr willkommen. Bisher versuchen Forscher Pflanzen per Züchtung resistenter gegen Trockenheit zu machen. Allerdings liefern Sorten, die allzu stark darauf selektiert werden, mit wenig Wasser auszukommen, häufig einen geringeren Ertrag. Der Einsatz von Chemikalien wie Opabactin könnte als ergänzende Strategie hilfreich sein, weil Landwirte damit flexibler bei der der Sortenwahl wären.

"Das ist ein Balanceakt, und Chemikalien könnten helfen. Es geht um den Ausgleich zwischen Ertragsmaximierung und dem Einsparen von Wasser, wenn es nötig ist."

Noch ist das Zukunftsmusik. Die Pflanzenforscherin Dorothea Bartels von der Universität Bonn betont, Opabactin sei zwar eine äußerst interessante Entdeckung, aber immer noch Grundlagenforschung. Vor einem praktischen Einsatz in der Landwirtschaft seien noch viele Fragen offen, unter anderem zu unerwünschten Neben- und Umweltwirkungen. Bartels vergleicht das mit der Entwicklung von Medikamenten. Man könne sagen, dass ein neuer Wirkstoff gefunden worden sei. Die klinischen Studien stünden aber noch aus.

Das könnte sie auch interessieren

Entdecken Sie den Deutschlandfunk