Gewächse haben mehrere Strategien, um sich vor Austrocknung zu schützen. „Zuerst einmal schließen sie die Spaltöffnungen ihrer Blätter, um die Transpiration zu vermindern“, sagt Johannes Liesche, Leiter der Arbeitsgruppe Zell- und Stressbiologie der Pflanzen an der Uni Graz. So kann deutlich weniger Wasser entweichen, allerdings auch kaum CO2 mehr für die Photosynthese aufgenommen werden. „Dadurch bildet das Gewächs weniger Zucker und seine Produktivität sinkt. Die verbleibende Energie wird verstärkt für das Wurzelwachstum verwendet, um in tiefere, feuchtere Schichten vorzudringen“, erklärt der Forscher.
Bei längerer Trockenheit wird der gesamte Lebenszyklus adaptiert. Die Wachstumsphase verkürzt sich. „Abhängig davon, in welche Zeit die Dürre fällt, blühen viele Gewächse früher oder weniger lang und bilden rascher Samen aus, um der nächsten Generation eine Chance zu geben“, so Liesche. Früchte bleiben kleiner oder fallen ganz aus.
Manche Pflanzen können mit Trockenheit besser umgehen als andere. „Wein wurzelt bis zu sechs Meter tief und erreicht somit noch Wasser, auch wenn es lange nicht regnet“, nennt der Forscher ein Beispiel und ergänzt: „Andere verringern durch kleine, dicke, ledrige Blätter die Transpiration. Bei manchen sind die Spaltöffnungen tiefer eingelagert und somit windgeschützt, was die Verdunstung zusätzlich vermindert.
Darüber hinaus passen sich Pflanzen durch molekulare Mechanismen an veränderte Umweltbedingungen an. Diese verändern die Zusammensetzung von Zellmembran und -plasma, um Zellstrukturen zu stärken. Neue Erkenntnisse dazu sind unter anderem mit Blick auf die Züchtung trockenresistenter Sorten für die Landwirtschaft von besonderem Interesse.
In einem Projekt hat Liesche mit seiner Arbeitsgruppe untersucht, wie sich molekulare Signalwege tunen lassen, damit ein Gewächs schneller oder stärker auf Trockenheit reagiert. Gentechnik ist für den Wissenschaftler alles andere als ein Schreckgespenst: „Mit den neuen genomischen Technologien (NGT) werden pflanzeneigene Gene verändert. Das geschieht genauso bei traditionellen Züchtungen. Der Vorteil der NGT ist, dass sich die gewünschten Eigenschaften einer Pflanze schneller erreichen lassen. Das Ergebnis ist aber grundsätzlich dasselbe.“ Der Forscher ist überzeugt: „Wenn wir auf unsere gewohnte Nahrung zukünftig nicht verzichten wollen, führt kein Weg an NGT vorbei.“
Auf die Notwendigkeit, künftig stärker auf trockenresistente Sorten in der Landwirtschaft zu setzen, verweist übrigens auch das Forschungsteam der vom Landwirtschaftsministerium geförderten Studie KLIWAS – Wasser im Klimawandel. >> aktueller Zwischenbericht