Pflanzen, die ihre Blüten zum Schutz schnell verwelken lassen

Auf Blumen wachsende Mikroben wirken sich nachteilig auf deren Erträge aus. Aus diesem Grund werfen Pflanzen schnell ihre Blüten ab, zeigt eine neue Studie, die sowohl Feldexperimente als auch die Analyse des Pflanzenmikrobioms umfasst.

Die Ergebnisse, die von einem gemeinsamen Forscherteam des Centre for Research on Ecology and Forestry Applications (CREAF, Spanien) und der Universität Kyoto (Japan) gemacht wurden, werden in der frei zugänglichen wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht Metabarcoding und Metagenomik.

Wissenschaftlich gesehen sind Blumen eine Fortpflanzungsstruktur einer Pflanze. Im Gegensatz zu Säugetieren entwickeln mehrjährige Pflanzen diese jedoch zu jeder Jahreszeit de novo und behalten sie nur so lange wie nötig.

Während sich einige frühere Studien bereits mit der Variation der Blütenlebensdauer zwischen den Arten befassten, befassten sie sich hauptsächlich mit dem Kompromiss zwischen Pflanzen, die Energie für die Produktion und Pflege ihrer Blüten aufwenden, und dem Nutzen, den sie durch den Erhalt ihrer Fortpflanzungsorgane erzielen würden.

Vor der vorliegenden Studie fand das Team jedoch eine andere Perspektive, um das Phänomen zu betrachten: Warum investierten Pflanzen ihre Energie – auch wenn die „Kosten“ minimal waren – um zerbrechliche Blüten zu produzieren, die innerhalb weniger Tage verwelken würden, anstatt ein bisschen mehr davon investieren, um viel haltbarere zu produzieren und dadurch ihren Fortpflanzungserfolg zu erhöhen?

„Interessanterweise korreliert die Lebensdauer von Blumen negativ mit der Temperatur; je heißer die Umgebung, in der sie blühen, desto kürzer ist die Zeit, in der eine Pflanze sie behält. Das Phänomen ist seit langem bekannt“, kommentiert Shoko Sakai, Autorin der vorliegenden Studie.

„Dann kam ich irgendwann auf die Hypothese, dass antagonistische Mikroben, wie Bakterien und Pilze, die auf Blüten wachsen, nachdem sich die Blütenknospe geöffnet hat, der Treiber sein müssen, der die Lebensdauer einer Blume verkürzt. Ich bezweifelte, dass es ein Zufall war dass Mikroben bei höheren Temperaturen schneller wachsen.“

Blumen bieten verschiedene Lebensräume für Mikroben. Sie locken Bestäuber an, indem sie Nektar absondern, der reich an Zucker ist und oft andere Nährstoffe wie Aminosäuren und Lipide enthält. Die Narbe ist ein Keimbett für Pollenkörner, das mit einer Wachstumskammer für Pollenschläuche verbunden ist. Es hält Feuchtigkeit und Nährstoffe aufrecht, die für das Wachstum der Pollenschläuche erforderlich sind. Es überrascht nicht, dass die Anzahl der Mikroben auf einzelnen Blüten nach dem Öffnen mit der Zeit zunimmt.

Bevor sie zu ihren Schlussfolgerungen kamen, machten sich die Wissenschaftler daran, Feldexperimente durchzuführen, um zu sehen, welche mikrobiellen Gemeinschaften auf Blumen erscheinen würden, wenn ihre Langlebigkeit verlängert würde.

Dazu nahmen sie Mikroben aus alten Blüten des wilden Ingwers (Alpinia japonica) – einer Art, die in Japan vorkommt und im Frühsommer blüht, wenn das heiße und feuchte Wetter im Land ideal für das mikrobielle Wachstum ist. Dann übertrugen sie die Mikroben auf andere wilde Ingwerpflanzen, deren Blüten sich gerade geöffnet hatten.

In Übereinstimmung mit ihrer ursprünglichen Hypothese stellte das Forscherteam fest, dass die Pflanze deutlich weniger Früchte produzierte, aber es gab keine sichtbaren Symptome an den Blüten oder Früchten, die auf eine Krankheit hindeuteten. Eine Analyse der Mikrobiome der Pflanzen ergab jedoch das Vorhandensein mehrerer Bakteriengruppen, die mit der Zeit zunahmen. Da diese Bakterien auch auf den Blütenknospen unbehandelter Blüten zu finden sind, werden die Bakterien als „resident“ für die Pflanze eingestuft.

„Bisher wurden Blütenmerkmale hauptsächlich im Zusammenhang mit ihren Wechselwirkungen mit Bestäubern untersucht. Neuere Studien haben die Frage aufgeworfen, ob wir die Rolle von Mikroben bei der Untersuchung von Blütenmerkmalen übersehen haben. Zum Beispiel flüchtige Stoffe in Blüten – die oft berücksichtigt werden B. als primärer Lockstoff für Bestäuber – kann auch dazu dienen, antagonistische Mikroben zu unterdrücken. Die Auswirkungen von Mikroben auf die Reproduktionsökologie von Pflanzen können tiefer in die Evolution von Angiospermen eingebettet sein, als wir bisher angenommen haben“, sagt Sakai abschließend.