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Blätter entwickeln sich durch Auxin-Verteilung asymmetrisch

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Links-Rechts-Asymmetrie in Blattentwicklungen

Blätter der Pflanzengattungen Arabidopsis und Solanum wachsen asymmetrisch. Verantwortlich hierfür ist die ungleiche Verteilung des Wachstumshormons Auxin in der Blattanlage. Weil das Hormon festlegt, an welcher Stelle des Stängels sich neue Blätter ausbilden, beeinflusst es auch die Form der Blattes.


Die Entwicklung und Form der Tomatenblätter wird durch das Hormon Auxin gesteuert.

Wachstum findet im Goldenen Winkel statt

Auf den ersten Blick scheinen die Blätter zahlreicher Pflanzen symmetrisch zu sein. Eine internationale Forschungsgruppe konnte nun am Beispiel der Arabidopsispflanzen und Tomaten beweisen, dass dem nicht so ist. Die Asymmetrische Exposition wird bei der Entwicklung der Blätter durch die Spiralbewegung hervorgerufen. Charakteristisch für Tomaten- und Arabidopsispflanzen ist die Tatsache, dass sich die Blätter vergleichbar einer Spirale um die Sprossachse winden. Diese Blattstellung ist das Resultat der Phyllotaxis - einer artspezifischen genetischen Vorlage. Neue Blätter entstehen am Meristem, dem teilungsaktiven Gewebe am äußersten Ende der Seitensprosse oder der Sprossachse. Ein neues Blatt entsteht an der Stelle, wo das Wachstumshormon Auxin in hoher Konzentration vorhanden ist. Hat das Blatt seine Entwicklung abgeschlossen, nimmt an dieser Stelle der Auxin-Anteil ab. Gleichzeitig steigt seine Konzentration an einer anderen Stelle des Stängels an und leitet dort abermals die Entstehung neuer Blätter ein. Hinsichtlich des Abstandes bzw. des Winkels zwischen dem neuen und dem zuvor gewachsenen Blattes scheint es eine Gesetzmäßigkeit zu geben: im Abstand von 137 Grad - dem "Goldenen Schnitt", welcher mit der Fibonacci-Folge im Zusammenhang steht.

Wachstumshormon entscheidet über Blattentwicklung

Das Forschungsteam stellte fest, dass die Richtung der phyllotaktischen Wachstumsspirale, welche festlegt, ob das neue Blatt jeweils rechts oder links vom zuvor ausgebildeten Blatt wachsen soll, auch die Form des Blattes beeinflusst. Neue Blätter, die vom älteren Blatt aus gesehen rechts entstehen, scheinen stärker rechts geneigt zu sein. Diese sind dann sozusagen "rechtshändig". Verläuft die Blattspirale dagegen linksherum, werden "linkshändige" Blätter gedeihen. Die Wissenschaftler wollen in der schwankenden Konzentration des Auxins den Auslöser für diese typische Asymmetrie bei der Blattentwicklung gefunden haben.
Anhand eines Modells, welches die Anatomie der wachsenden Blätter sowie die lokale Konzentration an Auxin abbildete, wollte die Forschungsgruppe die eigene These untermauern. Im Rahmen des Versuchs stellte sie fest, dass das Auxin in der entstehenden Blattanlage bzw. im Meristem ungleich verteilt ist. Die Testversuche an jungen Blättern brachten zum Vorschein, dass in der Tat morphologische Diskrepanzen in der Länge der rechten und linken Blatthälfte vorliegen. Mittels der gezielten Impfung des Auxins konnten sogar die Wissenschaftler selbst ein asymmetrisches Blattwachstum hervorrufen.

Konstitution der Blätter beeinflusst Photosynthese

Bislang wurde die Asymmetrie der Blätter übersehen. Die aktuelle Studie konnte beweisen, dass die phyllotaktische spiralförmige Blattentwicklung auf die Form der Blätter Einfluss ausübt, und das Hormon Auxin hierbei eine herausragende Rolle spielt. Das Ergebnis der Studie legt die Schlussfolgerung nahe, dass asymmetrische Blätter in der Natur viel häufiger vertreten sind, als bisher angenommen. Aufgrund dieser Erkenntnisse ist davon auszugehen, dass die Ausrichtung und Form des Blattes den Ertrag der Pflanze zu beeinflussen vermag. Schließlich liegt die ursprüngliche Funktion der Blätter im Aufbau von organischen Stoffen mit Hilfe von Licht (Photosynthese).

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