Mechanismen der Schwerkraft-Wahrnehmung von Pflanzen

In dem Parabelflugexperiment werden die Mechanismen untersucht, mit denen Pflanzen ihre optimale Ausrichtung kontrollieren und eine unerwünschte Lageveränderung wahrnehmen und korrigieren.

Pflanzenwurzeln wachsen nach unten in die Erde, um Nährsalze und Wasser aufzunehmen und die Pflanze im Boden zu verankern. Die grünen Sprosse wachsen nach oben ins Licht, wo sie mit Hilfe der Sonne Photosynthese betreiben, also Zucker produzieren. Dadurch kann die Pflanze sich mit Energie versorgen und bildet ihrerseits die Nahrungsgrundlage für Tiere und Menschen.

Nach Lageveränderung - wenn beispielsweise durch einen Sturm Getreidehalme umgelegt wurden - werden kleine Partikel (Statolithen) in speziellen schwerkraftwahrnehmenden Zellen in Richtung der Erdanziehungskraft verlagert. Schwerkraft-Sensoren, so genannte Rezeptoren, nehmen diese Verlagerung wahr und setzen eine Kette von Reaktionen in Gang. Bestimmte Teile der Pflanze verändern daraufhin ihr Wachstum, und korrigieren so die Lage der Pflanze. Dadurch richten sich die Getreidehalme wieder auf und die Ähren verfaulen nicht auf dem Erdboden.

Im Parabelflugexperiment soll geklärt werden, wie die Schwerkraftsensoren durch die zelleigenen Statolithen aktiviert werden. Durch das Beschleunigungsprofil der Parabeln mit normaler Schwerkraft, Hyperschwerkraft und Schwerelosigkeit kann man untersuchen, wie der Schwerkraftrezeptor arbeitet. Funktioniert er wie ein Druckschalter, der durch das Gewicht der verlagerten Statolithen aktiviert wird? Dann würde es sich um einen Mechanorezeptor handeln. Oder wird der Rezeptor durch direkte Wechselwirkung mit Molekülen der Statolithen aktiviert? Dann läge ein Kontaktrezeptor vor. Sind die Statolithen in Schwerelosigkeit in der Lage, die Schwerkraftrezeptoren weiterhin zu aktivieren? Die Funktionsweise des Rezeptors und weitere Effekte der Schwerkraft auf Wachstumsreaktionen werden dabei mit hoch auflösender Videomikroskopie präzise analysiert.