Florigen - Das Blütehormon

Florigen - Das Blütehormon

Viele Pflanzen sind sogenannte Kurztagpflanzen. Sie blühen, wenn die Tage kürzer werden. Deswegen reduzieren Gärtner die Lichtdauer von 18 auf 12 Stunden pro Tag, wenn die Pflanzen in die Blütephase übergehen sollen. Für die Pflanze sind das zunächst schlechte Nachrichten, da 6 Stunden weniger Licht pro Tag auch 6 Stunden weniger Zeit für Fotosynthese bedeutet. Also weniger Energie für die Pflanzen in Form von Zucker. Es gibt aber eine Substanz, die Ihre Pflanzen zum Blühen bringen kann, ohne die Lichtzufuhr künstlich zu verkürzen.

D. Kroeze, CANNA-Forschung

Was passiert eigentlich genau, wenn die Tage kürzer werden, oder die Lichtzufuhr auf 12 Stunden pro Tag reduziert wird? Wenn die Pflanze maximal 12 Stunden Licht bekommt, produzieren die Blätter eine Substanz, die in die gesamte Pflanze transportiert wird und die Blüte auslöst. Diese Substanz ist als Florigen oder Blütehormon bekannt.

Der Begriff Kurztagpflanze ist dabei nicht ganz zutreffend. Eigentlich sind es nicht die kürzeren Tage, die die Pflanze zum Blühen bringen, sondern die längeren Nächte. Dieser Unterschied mag trivial erscheinen, erklärt aber, warum ein nächtlicher Besuch Ihrer Anbaufläche die Blüte Ihrer Pflanzen verzögert. Wenn Sie das Licht einschalten, ist die Nacht für die Pflanzen vorbei. Sie ist zu kurz geworden, um die Blüte anzuregen. Die Pflanzen müssen ihren Zähler für die dunklen Stunden wieder auf null setzen.

Florigen - Das Blütehormon

Unterschiede beim Tageslicht
Weitere Kurztagpflanzen sind zum Beispiel Mais (Bild links), Chrysanthemen oder Chicorée. Außerdem gibt es Langtagpflanzen und tagneutrale Pflanzen. Zu den Langtagpflanzen gehören Spinat (Bild rechts), Salat und Gerste. Tabak ist eine tagneutrale Pflanze.

Die Entdeckung von Florigen

Florigen - Das Blütehormon

1865 fand der deutsche Wissenschaftler Julius von Sachs heraus, dass man mit der Übertragung des Pflanzensafts einer blühenden Pflanze auf eine nicht blühende Pflanze, auch deren Blüte stimulieren kann. Das funktionierte sogar bei zwei Pflanzen unterschiedlicher Gattungen. Aber so sehr er sich auch bemühte, es gelang ihm nicht, die für die Blüte verantwortliche Substanz zu isolieren.

Nach ihm haben noch viele Wissenschaftler vergeblich versucht, Florigen zu isolieren, wodurch es zu einer Art Mysterium wurde. Irgendwann war der Punkt erreicht, an dem man die Existenz der Substanz in Frage stellte - zumindest bis vor ein paar Jahren. Jetzt scheint eines der größten Rätsel der Pflanzenbiologie gelöst zu sein.

Julius von Sachs (oben links im Bild) entdeckte außer dem Florigen die Chloroplasten und fand heraus, dass sie Zucker produzieren. Wir verdanken ihm die Erkenntnis, dass Glukose in Form von Stärke in Granulatform gespeichert wird. Anders ausgedrückt: Das Rätsel des Florigens ist so alt wie ein Großteil des grundlegenden Wissens der Pflanzenbiologie.

Florigen - Das Blütehormon
Chloroplasten

Warum die Suche nach Florigen so lange gedauert hat

Bei der Suche nach Florigen wurde klar, dass der durch das Phloem (die „Adern“) der Pflanzen fließende Saft mehr als nur Wasser und die durch Fotosynthese in den Blättern entstandene Zuckerformen enthält. Es stellte sich heraus, dass viele Botenstoffe (Stoffe, die der Signalübertragung in der Pflanze dienen) im Phloemsaft gelöst sind. Dabei handelt es sich meist um kleine Moleküle in sehr niedrigen Konzentrationen. So transportiert das Phloem Informationen von einer Stelle in der Pflanze zur anderen, einschließlich des Signals zur Blüte. Deswegen wird das Phloem auch als „Informationsautobahn“ bezeichnet.

Sobald die Nächte eine bestimmte Länge erreicht haben, produzieren die Blätter ein Signal für die Produktion von Florigen. Florigen wird aus zwei unterschiedlichen Substanzen gebildet. Die eine wird nur in den Wachstumspunkten der Pflanze produziert und die, die mit der Substanz aus den Blättern reagiert, kommt nur in den Zellen der Wachstumspunkte vor.

Florigen - Das Blütehormon
Das Phloem (rot) ist das lebende Leitgewebe der Pflanze, durch das hauptsächlich Zucker und Wasser transportiert wird. Neben dem Phloem gibt es auch noch Xylem (rosa), holziges Leitgewebe, das Nährstoffe und Wasser von den Wurzeln herauftransportiert.

Lachende Zukunft?

Die Manipulation mit Florigen birgt unglaubliches Potenzial, insbesondere in der konventionellen Landwirtschaft. Der Unterglasgartenbau wird durch das Plus an Lichtstunden höhere Erträge erzielen. Wissenschaftler denken jedoch vor allem darüber nach, Nutzpflanzen an Orten anzubauen, an denen dies bisher nicht möglich war, z. B. der Anbau einiger tropischer Nutzpflanzen in Nordeuropa. Aber auch für tropische Regionen könnte sich viel ändern. Verkürzte Wachstumszeit bedeutet, dass in einer Anbausaison häufiger als jetzt geerntet werden kann.

Außer dieser unmittelbaren Auswirkung auf die Nahrungsmittelproduktion eröffnet es auch Möglichkeiten für Saatgutunternehmen. Obstbäume könnten z. B. dazu gebracht werden, schon im ersten Jahr zu blühen, damit sie innerhalb weniger Monate miteinander gekreuzt werden können. Bislang müssen Züchter normalerweise ein Jahr auf die erste Blüte warten. Für Hobbygärtner wird der Einsatz von Florigen natürlich in erster Linie wegen der Aussicht auf höhere Erträge interessant.

Florigen und gentechnische Veränderung

Warum das Fragezeichen hinter „lachender Zukunft“? Weil Florigen einer Pflanze nicht einfach so verabreicht werden kann. Biotechnologie-Unternehmen wie Monsanto werden Nutzpflanzen mithilfe gentechnischer Veränderung die notwendigen Informationen zur Verfügung stellen müssen, damit diese unabhängig von der Tageslänge Florigen produzieren. Weil diese Gene zunächst in ein oder zwei Nutzpflanzensorten implementiert werden, werden diese wenigen Sorten bald regionale Arten verdrängen (Generosion).

Das wird insbesondere ein Problem für Entwicklungsländer sein, wo die landwirtschaftliche Produktion heute suboptimal ist und diese neuen Kulturen die Nahrungsmittelproduktion erheblich verbessern könnten. Zunächst werden diese Monokulturen einiger weniger Sorten überdurchschnittlich viel Nahrung produzieren, auf lange Sicht wird es jedoch zu großen Problemen durch verstärkt auftretende Pflanzenkrankheiten führen.

Die Ernährungsfrage der Bevölkerung wird absehbar die nächste große Herausforderung, wenn Ernten dadurch ausfallen!

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