Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Netzwerke statt Selbstversorgung: Wiesenorchideen überraschen Bayreuther Forscher

24.07.2017

Wiesenorchideen, die im vollen Sonnenlicht durch Photosynthese ausreichend Nährstoffe für sich produzieren könnten, gehen oft zusätzlich eine Symbiose mit Pilzen ein, um ihren Nährstoffbedarf zu decken. Sie erzeugen nur einen Teil des benötigten Kohlenstoffs selbst und beziehen den anderen Teil von Pilzen, mit denen ihre Wurzeln unterirdische Netzwerke bilden. Dies haben Wissenschaftler der Universität Bayreuth zusammen mit Forschungspartnern in Großbritannien jetzt herausgefunden. Im Journal of Ecology stellen sie ihre unerwarteten Erkenntnisse vor.

Das Forschungsteam um Prof. Dr. Gerhard Gebauer an der Universität Bayreuth hat erst vor wenigen Jahren entdeckt, dass grünblättrige Orchideen, die auf Waldböden unter stark eingeschränkten Lichtverhältnissen leben, mit ihren Wurzeln benachbarte Pilze ‚anzapfen‘. So stocken sie den durch eigene Photosynthese erzeugten Kohlenstoffvorrat auf und können ihren Bedarf vollständig decken.


Wiesenorchideen der Spezies Dactylorhiza fuchsii, auch “Fuchssche Kuckucksblumen” genannt.

Foto: Julienne Schiebold

Dabei kommt es häufig zu Dreierbeziehungen, weil einige der von Orchideen ‚angezapften‘ Pilzarten ihrerseits in einer Symbiose mit Waldbäumen leben. Die Wissenschaftler können solche unterirdischen Versorgungsnetzwerke aufklären, indem sie die Häufigkeiten analysieren, mit der Kohlenstoff- und Stickstoff-Isotope in benachbarten Orchideen, Pilzen, Bäumen und weiteren Pflanzen vorkommen.

Isotope sind Atome des gleichen Elements, die sich allein durch die Anzahl der Neutronen in ihrem Kern unterscheiden. Das Labor für Isotopen-Biogeochemie am Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltwissenschaften (BayCEER) bietet alle technischen Voraussetzungen, um Isotopen-Häufigkeiten von Organismen zu bestimmen.

Die Untersuchungen wurden nun erstmals in großem Umfang auf Orchideen ausgeweitet, die auf Wiesen wachsen und ohne Einschränkungen dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Dabei stellte sich heraus, dass sich Orchideen keineswegs nur unter Lichtarmut teilweise von Pilzen versorgen lassen. Eine solche ‚partiell mykoheterotrophe Ernährungsweise‘ kommt auch bei Orchideen vor, die sich im Prinzip ganz selbständig ernähren könnten.

Im einzelnen verglichen die Wissenschaftler vier auf Waldböden heimische Orchideenarten, die Kohlenstoff teilweise von Pilzen beziehen, und dreizehn Orchideenarten auf sonnigen Bergwiesen in den Alpen. Diese unterscheiden sich zwar von den Waldorchideen durch einen deutlich geringeren Anteil des Kohlenstoff-Isotops 13C. Doch die Wasserstoff- und Stickstoff-Isotope 2H und 15N sowie die Stickstoff-Konzentrationen sind bei den Wiesenorchideen signifikant erhöht.

„Diese Ergebnisse haben uns überrascht. In Verbindung mit Isotopen-Analysen an weiteren Pflanzen erlauben sie den Schluss, dass die mit Sonnenlicht gut versorgten Orchideen sich dennoch lieber mit Pilzen zusammentun, als sich – wie sie es könnten – ganz selbständig zu ernähren“, erklärt Prof. Gebauer, Leiter des Labors für Isotopen-Biogeochemie.

Was veranlasst die Orchideen dazu, die eigenen Photosynthese-Potenziale nicht auszuschöpfen? „Wir vermuten, dass die Kohlenstoffversorgung durch Pilze den Wiesenorchideen Konkurrenzvorteile verschafft. Zudem können sie mit Hilfe der Pilzpartner ungünstige klimatische Bedingungen über mehrere Jahre hinweg unter der Bodenoberfläche überstehen“, sagt die Bayreuther Biologin Julienne Schiebold M.Sc., Erstautorin der neuen Veröffentlichung.

Bei ihren Untersuchungen, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wurden, haben die Bayreuther Wissenschaftler mit Kollegen vom Imperial College in London und den Royal Botanic Gardens, Kew zusammengearbeitet. Zugleich waren auch Bayreuther Studierende aus den Masterstudiengängen „Biodiversität und Ökologie“ und „Molekulare Ökologie“ beteiligt – nicht allein bei Laboruntersuchungen, sondern auch bei Exkursionen der Studiengänge nach Vorarlberg. Die Ergebnisse einiger Abschlussarbeiten sind in die Publikation im Journal of Ecology eingeflossen.

„Unsere Bayreuther Studiengänge in der Biologie und den Umweltwissenschaften sind so aufgebaut, dass die Studierenden immer wieder die Gelegenheit erhalten, sich mit eigenen Ideen und Konzepten an anspruchsvollen Forschungsprojekten zu beteiligen“, sagt Prof. Gebauer, der sich schon seit vielen Jahren mit den Nahrungsnetzwerken von Pflanzen und Pilzen befasst.

Veröffentlichung:

Julienne M.-I. Schiebold, Martin I. Bidartondo, Florian Lenhard, Andreas Makiola und Gerhard Gebauer, Exploiting mycorrhizas in broad daylight: Partial mycoheterotrophy is a common nutritional strategy in meadow orchids, Journal of Ecology (2017),
DOI: 10.1111/1365-2745.12831

Kontakt:

Prof. Dr. Gerhard Gebauer
Leiter des Labors für Isotopen-Biogeochemie im Bayreuther Zentrum
für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Universität Bayreuth
95440 Bayreuth
vorzugsweise per E-Mail: gerhard.gebauer@uni-bayreuth.de
Telefon: +49 (0) 921 / 55-2060

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Adenoviren binden gezielt an Strukturen auf Tumorzellen
23.04.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics