Welche Signalmoleküle helfen Maiswurzeln, veränderte Schwerkraftbedingungen wahrzunehmen?

Pflanzen nehmen zahlreiche Reize ihrer Umwelt wahr. Sie richten beispielsweise Wurzel und Spross nach der Schwerkraft aus und orientieren sich dadurch im Raum. In der Wurzelspitze gibt es spezielle Zellen, welche die Schwerkraft wahrnehmen. Über definierte Signalwege bewirken sie eine Krümmung, also eine Wachstumsreaktion der Wurzel.

Es ist noch nicht genau bekannt, wie die ersten physikalischen und biochemischen Prozesse bei der Verarbeitung und der Weiterleitung des Schwerkraftsignals ablaufen. Es gibt Hinweise darauf, dass hierbei Signalmoleküle wie Kalzium, Stickoxid, reaktiver Sauerstoff, Pflanzenhormone, wie etwa Auxin, und Sauerstoff eine bedeutende Rolle spielen. Für derartige Messungen wurden spezielle Elektroden entwickelt und gebaut, mit denen der gesamte Verlauf des Parabelfluges dokumentiert werden kann.

Die verschiedenen Beschleunigungsphasen beim Parabelflug - besonders die Wechsel zwischen Schwerelosigkeit und doppelter Erdanziehungskraft - bieten besondere Bedingungen, unter denen die Konzentrationen dieser wichtigen Signalmoleküle gemessen werden. Durch die vorangegangenen Parabelflugexperimente des Wissenschaftsteams wurde bereits gezeigt, dass sich die Sauerstoffkonzentration bei Beginn der Schwerelosigkeit innerhalb weniger Sekunden nur in einem ganz bestimmten Bereich um eine Wurzelspitze verändert. Um dieses Ergebnis besser interpretieren zu können, werden nun auch weitere Signalmoleküle untersucht.

Das Experiment soll helfen, die Mechanismen zu verstehen, mit denen Pflanzen Reize aus ihrer Umwelt wahrnehmen und dazu nutzen, ihre Fortpflanzung und die Produktion von Früchten und Samen zu optimieren.