Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Unterirdischen Nahrungsnetzen auf der Spur: Neue Einblicke in die Ernährungsweise grüner Orchideen

24.02.2016

Einem Forschungsteam der Universität Bayreuth ist der Nachweis gelungen, dass mehr Orchideenarten als bisher vermutet organischen Kohlenstoff von Pilzpartnern erhalten.

Kohlenstoff ist für alle Pflanzen ein lebens- und überlebenswichtiges Element. Die meisten grünen Pflanzen sind in der Lage, ihren gesamten Kohlenstoffbedarf aus der Photosynthese zu decken. Sie sind dabei nicht auf andere Organismen angewiesen und ernähren sich „autotroph“.


Unter den einheimischen Orchideenarten hat der Frauenschuh (Cypripedium calceolus) besonders auffällige Farben und Formen.

Foto: Gerhard Gebauer; mit Autorangabe zur Veröffentlichung frei.


Der Frauenschuh (Cypripedium calceolus) ist eine der Orchideenarten, die bisher als autotroph galten und jetzt einer ‚zweigleisigen‘ Ernährung überführt wurden.

Foto: Andreas Gebauer; mit Autorangabe zur Veröffentlichung frei.

Es gibt aber auch grüne Pflanzen, die zweigleisig fahren. Sie versorgen sich einerseits mit Kohlenstoff, den sie durch Photosynthese selbst gewinnen, und beziehen andererseits Kohlenstoff von Pilzen, die an ihrem unterirdischen Wurzelwerk wachsen. Sie leben mit diesen Pilzen in Symbiose und sind, wenn sie sich von ihnen mit Nährstoffen beliefern lassen, „heterotroph“.

Bisher ist die Forschung davon ausgegangen, dass nur sehr wenige Pflanzenarten fähig sind, parallel zur eigenen Photosynthese auch andere Organismen zur Kohlenstoffgewinnung zu nutzen. Doch ein Forschungsteam um Prof. Dr. Gerhard Gebauer an der Universität Bayreuth hat jetzt am Beispiel grüner Orchideen zeigen können:

Die Anzahl grüner Pflanzen, die in Symbiose mit Pilzen einen Teil ihres Kohlenstoffbedarfs decken, ist wahrscheinlich viel höher als bisher angenommen. Denn das Kriterium, mit dem ein Stoffaustausch zwischen grünen Orchideen und Pilzen bisher identifiziert wurde, ist oft zu schwach, um einem derartigen unterirdischen Kohlenstoffgewinn eindeutig auf die Spur zu kommen.

Messungen von Kohlenstoff- und Wasserstoff-Isotopen

Schon seit langem bedient sich die Forschung der Isotopenanalyse, um zu identifizieren, woher Pflanzen ihre Nährstoffe beziehen. Ein gleichzeitiger Kohlenstoffgewinn aus zwei unterschiedlichen Quellen wurde bisher vor allem dadurch nachgewiesen, dass unterschiedliche Häufigkeiten der beiden stabilen Kohlenstoff-Isotope 12C und 13C gemessen wurden.

Aber nicht immer unterscheidet sich der Kohlenstoff aus heterotrophen Quellen vom Kohlenstoff aus der Photosynthese so stark, dass man daraus eindeutig auf einen Stoffaustausch mit anderen Organismen schließen könnte.

Im Labor für Isotopen-Biogeochemie der Universität Bayreuth haben Prof. Gerhard Gebauer, Dr. Katja Preiss und Andreas C. Gebauer aber nun ein weiteres Verfahren entwickelt und angewendet, um verschiedene Kohlenstoffquellen zu unterscheiden. Sie analysierten die Häufigkeit der stabilen Wasserstoff-Isotope 1H und 2H in grünen Orchideen.

Denn organische Kohlenstoffquellen, beispielsweise Zucker, enthalten zwangsläufig auch immer Wasserstoff. Dabei stellte sich heraus, dass das schwerere Wasserstoffisotop 2H umso häufiger in den Orchideen anzutreffen ist, je mehr Kohlenstoff sie von Pilzen gewinnen. Überrascht waren die Wissenschaftler, als sie feststellten, dass dieser heterotroph gewonnene Kohlenstoff keineswegs immer einen höheren Anteil des 13C-Isotops enthält.

Interessant für die Ökosystemforschung:
bisher unentdeckte heterotrophe Ernährungsweisen

Auf diese Weise gelang dem Bayreuther Team der Nachweis, dass mehr Orchideenarten als bisher vermutet organischen Kohlenstoff von Pilzpartnern erhalten. Sie gewinnen Kohlenstoff und andere Nährstoffe teils aus der Photosynthese, teils aus der Symbiose mit Pilzen und sind daher „partiell heterotroph“.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein teilweise heterotropher Kohlenstoffgewinn unter grünen Orchideen viel weiter verbreitet ist, als man in der Forschung bislang angenommen hat“, erklärt Prof. Gebauer. „Wir wollen daher unsere Messungen stabiler Wasserstoff-Isotope auf weitere Orchideenarten und andere Pflanzengruppen anwenden, die bisher als autotroph gelten. Möglicherweise beziehen ja auch sie einen Teil ihrer Nährstoffe von fremden Quellen. Solche Erkenntnisse sind vor allem für die Ökosystemforschung interessant. Denn sie zeigen, dass verschiedenartige Organismen in der Natur nicht selten stärker miteinander vernetzt sind, als es auf den ersten Blick scheint.“

Veröffentlichung:

Gerhard Gebauer, Katja Preiss and Andreas C. Gebauer, Partial mycoheterotrophy is more widespread among orchids than previously assumed,
in: New Phytologist (2016), published online February 2016, DOI: 10.1111/nph.13865

Kontakt:

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

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise