Im Weltraum Wurzeln schlagen

In einem gemeinsam vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA geförderten Projekt schickt die Molekulare Ertragsphysiologie, Institut für Zierpflanzenbau und Gehölzforschung der Leibniz Universität Hannover, Pflanzen ins All. Auf der internationalen Raumforschungsstation ISS sollen Keimlinge der Ackerschmalwand zeigen, wie sie sich anhand der Gravitation orientieren.

Pflanzen wissen immer, wo oben und unten ist: Die Wurzeln bohren sich in die Erde, während die Sprosse und Blätter zum Licht gereckt werden. Durch die Wahrnehmung und Verarbeitung der Schwerkraft ist es Pflanzen möglich, ihre Organe in eine bestimmte Richtung zur Schwerkraft zu bringen. So wachsen Wurzeln in Richtung des Erdmittelpunktes, während die Sprosse in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden. Diesen Effekt bezeichnen Fachleute als Gravitropismus. Der Wegweiser für das Wachstum liegt dabei in spezialisierten Zellen. In der Wurzelspitze sind es die sogenannten Statozyten, die die Richtung vorgeben.

Das Wurzelwachstum richtet sich aber nicht nur an der Schwerkraft aus: Hindernisse umwachsen Wurzeln, weil sie sich von festen Widerständen wegbewegen. Außerdem meiden sie das Tageslicht. Sie orientieren sich mithilfe der so genannten Zirkumnutation: Die Wurzelspitze sucht sich mit einer kreisenden Bewegung ihren Weg.

Wie die einzelnen Effekte das Wurzelwachstum bestimmen und die zugrundeliegenden Mechanismen zusammenwirken, wollen die Wissenschaftler im All klären. In dem ISS-Experiment wird das Wachstumsverhalten der Wurzeln im Orbit verfolgt.

Versuchsobjekte sind die Wildform und eine Mutante der Ackerschmalwand, bei der zwei der einzelnen Mechanismen, die Orientierung zum Licht und der Sprossgravitropismus, gestört sind.

Die Wurzelwachstumsfiguren werden im Orbit fotografiert und die Pflanzen dann chemisch fixiert. Nach dem Flug werden die Pflanzen am Boden mit modernen molekular- und zellbiologischen Methoden untersucht. Im Bodenforschungsprogramm werden weitere Methoden angewandt, um den zellulären Mechanismen auf die Spur zu kommen.