Von Heinz Günther

Streß – jener Zustand besonderer Inanspruchnahme zentraler Organe – ist nicht nur ein Phänomen des Homo sapiens der industrialisierten Spezies: Medizinisch betrachtet gilt dies noch mehr für die hungernden und verhungernden Menschen in der Dritten und Vierten Welt. Aber auch Pflanzen kennen Streß-Situationen, wenn sie unter Wassermangel, Salzeinwirkung, extremen Temperaturen oder Umweltschadstoffen zu leiden haben. In der Bundesrepublik untersuchen vor allem Botaniker der Universitäten Düsseldorf und Würzburg in Zusammenarbeit mit Forschern in den USA, Israel und Australien die Grenzen pflanzlicher Widerstandsfähigkeit.

Am Würzburger Institut erfahren wir, daß der uns so modern erscheinende Begriff „Ökologie“ schon Anno 1866 vom preußischen Zoologen Ernst Haeckel geprägt wurde, und daß die ersten Pflanzenstreß-Forschungen Dr. Hermann Müller aus dem schweizerischen Thurgau ausgeführt hat. Vor hundert Jahren veröffentlichte er nach seiner Würzburger Assistentenzeit erste grundlegende Arbeiten über „Das Gefrieren und Erfrieren der Pflanzen“. Er war jener spätere Professor Müller-Thurgau, dessen: Rebenkreuzung Nr. 58 dem Weinkenner bestens bekannt ist.

Heute müßte selbst Professor Müller-Thurgau noch ein konzentriertes Biologie-Semester zulegen, wollte er wissenschaftlich verstehen, was seine Würzburger Kollegen Ulrich Heber und Otto Lange in unseren Tagen mit ihrer black box anstellen, die von der Stiftung Volkswagenwerk mitfinanziert wird. Zu sehen ist nur eine Dunkelkammer, in der Lampe und Spiegel Sonnenlicht simulieren, sowie ein Pflanzenblatt, an dem Meßinstrumente hängen. Die Meßergebnisse über das Innenleben des Blattes stellen sich draußen wie Seismogramme aus Endloszeichnern dar.

„Mein Versuchskaninchen“, so Professor Heber, „ist der Spinat. Er ist zwar nicht sehr frostresistent, aber für unsere Versuche besonders geeignet, weil er biochemisch gut zugänglich ist. Normalerweise gibt der Spinat bei minus vier, fünf Grad auf, aber wir haben ihn schon bis auf minus 14 Grad trainiert.“ Doch wie wird die Pflanze Spinacia oleracea trainiert?

„Wir nutzen“, erklärt Professor Heber, „ihr genetisches Wissen. Wir verändern im Labor Temperaturen und Jahreszeiten. Wenn die Tage kürzer und kälter werden, meint die Pflanze, es werde Herbst. Dann wird sie resistent und senkt ihren Totpunkt ab. Die Frage ist nur: Wie schafft sie das?“

Die Antwort darauf ist noch keineswegs vollständig. Denn auch in einem schlichten Spinatblatt laufen höchst komplexe chemische und physikalische Vorgänge ab. Bekannt ist vorerst nur, daß die Pflanze Frostschutzstoffe wie Zucker, Sorbit und Glycin produziert, um die extrem empfindlichen Biomembranen in jeder ihrer Zellen vor Schaden zu bewahren. Das’funktioniert in der Natur wie im Labor aber nur bei „trainierten“ Pflanzen: Würden sie unvorbereitet einer extremen Streßsituation ausgesetzt, dann wandelten sich ihre Schutzstoffe zu Vernichtungsstoffen – die flüssige Biomembran würde zersetzt, die Zellen stürben ab.