Reis und Reis gesellt sich gern

In einer gestern erschienen Publikation in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) präsentiert ein Team von ForscherInnen – darunter IST Austria Professor Herbert Edelsbrunner – zwei neue Formen der Kommunikation, die von Bedeutung für das Wachstum von Pflanzenwurzeln ist. Der Beitrag des Computerwissenschaftlers Herbert Edelsbrunners besteht in der Entwicklung der RootWork-Software, die zur Rekonstruktion von Bildsequenzen verwendet wird.

Pflanzen interagieren mit ihrer Umwelt sowohl über dem Boden wie in der Erde. Aufgrund der eingeschränkten Zugänglichkeit wurde bislang die Kommunikation in der Wurzel und ihre Auswirkung auf das Wachstum nicht im Detail untersucht. In ihrer Publikation bestimmen Suqin Fang und Philip N. Benfey von der Duke University mit ihren KollegInnen, wie Umwelt-Einflüsse auf der Ebene der einzelnen Wurzeln einwirken, insbesondere, wie die Dichte der Bepflanzung und die Nähe von Gegenständen das Wurzelwachstum beeinflussen. Durch den Anbau von Reispflanzen in einem transparenten Gel konnten die WissenschaftlerInnen das Wurzelwachstum abbilden, sowie die Wechselwirkungen dreidimensional rekonstruieren und quantifizieren.

Zu Ihrer Überraschung fanden die ForscherInnen heraus, dass die Wurzel- Systeme des gleichen Genotyps einander signifikant häufiger überlappen als Wurzel-Systeme unterschiedlicher Genotypen, die sich gegenseitig meiden. Um herauszufinden, wie die Pflanzen Genotypen erkennen, entfernten die WissenschaftlerInnen die oberirdischen Pflanzenteile, um diese Möglichkeit der Kommunikation auszuschließen. Trotzdem mieden in diesem Fall die Wurzeln verschiedener Genotypen einander, was darauf hindeutet, dass die Wurzeln direkt miteinander kommunizieren. Dieses, für den Genotyp spezifische Signal wird wahrscheinlich an der Wurzelspitze erkannt, jedoch wurde die biochemische Basis für diese Interaktion noch nicht bestimmt. Die WissenschaftlerInnen zeigten auch, dass Wurzeln in der Lage sind, Hindernisse in Form von Gegenständen zu erkennen. Diese Erkennung erfolgt ebenfalls an der Wurzelspitze, ist jedoch vom physischen Kontakt abhängig. Somit identifizierten die ForscherInnen zwei Arten von Kommunikation im Wurzel-System von Reis: direkte Kommunikation von Wurzel zu Wurzel, sowie die Erkennung eines Objekts durch den physischen Kontakt der Wurzel.