Robert Klatt
Das Dreifaltigblatt (Triphyophyllum peltatum) betreibt normalerweise Photosynthese, kann sich aber zum Fleischfresser entwickeln. Nun wurde entdeckt, welche Mechanismen den Wandel zur fleischfressenden Phase beeinflussen.
Hannover (Deutschland). Ein Großteil der Pflanzen erhält seine Nährstoffe ausschließlich per Photosynthese. Fleischfressende Pflanzen wie die spinnenähnliche Drosera arachnoides bilden eine kleine Gruppe. Es ist aber auch eine fakultative karnivore Pflanzenart bekannt, die tropischen Westafrika vorkommt. Das Dreifaltigblatt (Triphyophyllum peltatum), das normalerweise Photosynthese betreibt, entwickelt sich bei bestimmten Lebensumständen zum Fleischfresser und konsumiert dann kleine Insekten, die mit Klebefallen festgehalten werden.
Die tropische Pflanze besitzt unterschiedliche Blätter. In ihrer Frühphase hat sie einfache Laubblätter, die zur Photosynthese dienen. Doch dann beginnt sie sogenannte Fallenblätter, die eine Armada von klebrigen Sekretfallen besitzen, zu bilden. Sobald diese ihre Funktion erfüllt haben, zeigt die Pflanze erneut ihre transformative Fähigkeit. Sie kehrt entweder zu ihren Laubblättern zurück oder geht in ein Lianenstadium über, in dem Blätter mit Haken als Kletterhilfe wachsen.
Die Zeitspanne der verschiedenen Wachstumsphasen des Dreifaltigblatts ist variabel. Es gibt Exemplare, die nie das Stadium des karnivoren Fallenblatts betreten, während andere Exemplare den Lebensabschnitt zu einem späteren Zeitpunkt nachholen. Wissenschaftler der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover (LUH) haben nun untersucht, welche Mechanismen den Wandel zur fleischfressenden Phase beeinflussen.
Die Ursachen für die variierende Ernährungsweise des Dreifaltigblattes konnten lange Zeit nicht erforscht werden, was größtenteils auf die schwierige Kultivierbarkeit dieser Pflanze zurückzuführen ist. Dem Team der LUH um Traud Winkelmann ist es nun mit einem multidisziplinären Ansatz, der sowohl in-vitro-Kulturen mit speziellen Nährmedien als auch traditionellere Anbaumethoden in Gewächshäusern umfasste, gelungen, das Dreifaltigblatt in seinen unterschiedlichen Lebens- und Wachstumsphasen detailliert zu untersuchen.
In diesem experimentellen Umfeld konnten die Forscher die Pflanze unter verschiedenen Umwelt- und Stressbedingungen untersuchen und die Ausbildung von Fallenblättern beobachten. In der ersten Untersuchungsphase wurden Faktoren wie intensive Lichtbestrahlung, hohe Temperaturen, kühlere Umgebungstemperaturen und diverse Stresshormone erprobt.
Laut ihrer Publikation im Fachmagazin New Phytologist entwickelte sich die Pflanze dadurch aber nicht zum Fleischfresser. Die Forscher untersuchten deshalb, ob Mangelerscheinungen wichtiger Nährstoffe, wie Stickstoff, Kalium und Phosphor, zur Entwicklung der Fallenblätter führen.
Die Untersuchungsergebnisse zeigten, dass der Kaliummangel keine merkliche Auswirkung auf die Blattmorphologie hatte, während ein Stickstoffmangel lediglich zu einer Verkümmerung und Verfärbung der Blätter führte. Die entscheidende Rolle spielte jedoch ein Mangel an Phosphor. Bei diesem Zustand zeigten einige Blätter eine schmalere Form oder nahmen eine bräunliche Farbe an, gleichzeitig entdeckten die Forscher jedoch eine signifikante Veränderung: Bei etwa 67 Prozent der analysierten Pflanzenstämme entwickelte sich mindestens ein Fallenblatt, charakterisiert durch seine klebrige Beschaffenheit.
„Die Entwicklung der Fallenblätter begann mit einer charakteristischen Einrollung der mit grünen Drüsen bedeckten Blattspitzen. Innerhalb weniger Tage färbten sich die Drüsen rot und etwa ein bis zwei Wochen später wurde eine klebrige Flüssigkeit festgestellt, die von den Drüsen an der Basis ausging.“
Die klebrigen Sekretionen des Dreifaltigblattes dienen als Falle für kleine Insekten im Dschungel, die anschließend durch spezielle enzymatische Prozesse abgebaut werden. Indem es sich in ein karnivores Wesen verwandelt, nutzt das Dreifaltigblatt die von ihm aufgenommenen Insekten als Quelle für Phosphor, was einen wirksamen Mechanismus darstellt, um den Phosphormangel im Boden zu kompensieren.
„Sobald der Phosphorgehalt des Bodens wieder das Niveau von vor dem Mangel erreicht hat, werden die weniger energieintensiven photosynthetischen Blätter gebildet.“
New Phytologist, doi: 10.1111/nph.18960
