7. November 2023, 10:55 Uhr | Lesezeit: 4 Minuten
Sonnenblumen finden sich in zahlreichen Gärten wieder. Kein Wunder, denn sie sind pflegeleicht, dekorativ und gut für die Insektenwelt. Seltsam ist, dass sie scheinbar immer in Richtung Sonne wachsen. Forscher sind jetzt einen Schritt weiter bei der Frage, warum sie der Sonne entgegenwachsen.
Sonnenblumen (Helianthus annuus) können ihr Köpfchen nach der Sonne richten und „folgen“ ihrer Bahn sogar über den Himmel. Experten nennen diesen Aspekt auch „Heliotropismus“. Das kommt unter anderem der Fotosynthese zugute, da die Pflanzen Energie aus dem Sonnenlicht gewinnen. Aber woher „wissen“ die Sonnenblumen eigentlich, wo die Sonne steht? Und wie richten sie sich danach aus? Pflanzenbiologen der „University of California, Davis (UC Davis)“ haben sich jüngst mit diesem Thema beschäftigt. Das Ergebnis überraschte selbst die Experten.
Forscher überrascht von Ergebnis
„Das war eine totale Überraschung für uns“, sagte Stacey Harmer, Professorin für Pflanzenbiologie an der UC Davis und Senior-Autorin der Studie. Die Pflanzen verwenden nämlich eine neuartige Methode, um möglichst viel Sonnenlicht zu bekommen.
Was bereits bekannt ist: Die meisten Pflanzen nutzen den sogenannten „Fototropismus“. Dabei geht es um die Fähigkeit, in Richtung einer Lichtquelle zu wachsen. Dient die Sonne als Lichtquelle – was in der Regel auch der Fall ist – geht es um „Heliotropismus“. Bisher hatten die Forscher angenommen, dass die Fähigkeit, sich nach der Sonne auszurichten, von einem Molekül namens Phototropin gesteuert wird. Dieses reagiert auf blaues Licht am Ende des Lichtspektrums.
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Wie sich Sonnenblumen bewegen
Sonnenblumen bewegen ihre Blütenköpfe, indem sie auf der einen Seite des Stiels mehr wachsen als auf der anderen Seite. Wachsen sie mehr auf der Ostseite, schwenkt der Kopf nach Westen und andersherum. Ein Forschungslabor am „UC Davis College of Biological Sciences“ hat zuvor festgestellt, dass Sonnenblumen ihre interne biologische Uhr nutzen. So können sie den Sonnenaufgang „vorhersehen“ und ihre Blüten öffnen, damit Insekten sie morgens bestäuben können.
Was wurde neu herausgefunden?
In der neuen Studie untersuchte das Forscherteam, welche Gene bei Sonnenblumen, die drinnen in Laborwachstumskammern und draußen im Sonnenlicht wuchsen, „eingeschaltet“ wurden. Innen wuchsen die Sonnenblumen geradlinig zum Licht und aktivierten Gene, die mit Phototropin in Verbindung stehen. Die Pflanzen, die draußen wachsen, folgten ebenso mit ihren Köpfen der Sonne, zeigten jedoch ein komplett unterschiedliches Muster.
Es gab keinen offensichtlichen Unterschied beim Phototropin, weder auf der einen noch auf der anderen Seite des Stiels. Es muss also noch eine andere Ursache geben, warum Sonnenblumen in Richtung Sonne wachsen. Und die scheint es tatsächlich auch zu geben. Die Forscher haben herausgefunden, dass Sonnenblumen nämlich nicht nur der Sonne entgegen, sondern auch weg vom Schatten wachsen. Um welche Gene es sich dabei genau handelt und wie diese miteinander in Kombination stehen, konnten die Pflanzenforscher bisher aber noch nicht genauer feststellen. „Wir scheinen den Phototropin-Weg ausgeschlossen zu haben, aber wir haben keine klaren Beweise gefunden“, sagte Biologie-Professorin Harmer.
In einem weiteren Test sollte untersucht werden, inwieweit sich Schatten (der auch Lichtwellenlängen besitzt) und komplette Dunkelheit auf die Richtung der Blüten auswirkt. Dabei stülpte man den Sonnenblumen auf dem Feld Kartons über, die keinerlei Lichtwellenlängen hindurchlassen. Die Forscher stellten fest, dass sich Sonnenblumen selbst ohne bestimmte Lichtwellenlängen bewegen. Momentan geht man also davon aus, dass Sonnenblumen sowohl dem Licht entgegen, als auch weg vom Schatten wachsen und eine innere Uhr haben, die ihnen sagt, wann die Sonne wo steht.
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Unterschiede drinnen und draußen
Laut Harmer begannen die Sonnenblumen bereits am ersten Tag, nachdem sie vom Labor ins Freie verlegt wurden, der Sonne zu folgen. Dieses Verhalten ging mit einer Veränderung der „Genexpression“ auf der Schattenseite der Pflanze einher. An den folgenden Tagen trat dies allerdings nicht wieder auf. „Genexpression“ bedeutet, wie ein Gen tatsächlich in Erscheinung tritt.
Eine mögliche Erklärung der Pflanzenforscherin: Es müsse eine Art „Umschaltung“ stattgefunden haben. Die Tatsache habe im Bereich der Lichtwahrnehmung und des Wachstums von Pflanzen eine hohe Relevanz. Sie räumte aber auch ein, dass sich Versuchsergebnisse aus einer kontrollierten Wachstumskammer nicht immer in die Realität übertragen lassen.
Neue Erkenntnisse, aber auch neue Fragen
„Die Frage, wie Sonnenblumen sich nach der Sonne ausrichten, beschäftigt die Forscher schon seit einigen Jahren. Gänzlich beantwortet ist die Frage noch nicht. Die neuen Erkenntnisse um die Ausrichtung und die „innere Uhr“ werfen vielmehr neue Fragen auf, die es zu klären gilt. Allerdings sind die Pflanzenbiologen jetzt bereits einen Schritt weitergekommen. Es bleibt spannend, was die Forscher in diesem Bereich noch herausfinden werden.“