| Biologie › Botanik

Einfluss von Licht

• Phytochromsystem

Unter den Pflanzen gibt es zahlreiche Arten, die zur Erlangung der Blühfähigkeit auf bestimmte Tageslängen während ihrer Entwicklung angewiesen sind. Man unterscheidet zwischen Kurztagpflanzen (KTP) und Langtagpflanzen (LTP). Entscheidend ist die ,,kritische Tägeslänge". Sie liegt zumeist zwischen 10 und 14 Stunden. Bei den Kurztagpflanzen darf die tägliche Belichtungszeit die kritische Tageslänge nicht überschreiten, wenn sie zum Blühen kommen sollen. Sie benötigen eine entsprechend lange ununterbrochene Dunkelperiode. Wird die Dunkelperiode durch ein Störlicht unterbrochen, blühen sie nicht. Bei den Langtagpflanzen muß die tägliche Belichtungsdauer länger als die kritische Tageslänge sein. Wird bei ihnen eine an sich zu lange Dunkelperiode durch ein Störlicht unterbrochen, kann dies den kontinuierlichen Langtag ersetzen. Langtagpflanzen blühen auch im Dauerlicht. Die Reizwirkung wird durch das Phytochromsystem vermittelt. Diese Abhängigkeit der Blühfähigkeit von der Lichtperiode heißt Photoperiodismus. Pflanzen höherer geographischer Breiten mit dem sommerlichen Langtag sind vorwiegend Langtagpflanzen. Tropenpflanzen dagegen sind entweder Kurztagpflanzen oder tagneutral. Langtagpflanzen kommen in der relativ kurzen Tageslänge der Tropen nicht zum Blühen. Umgekehrt blühen die tropischen Kurztagpflanzen nicht im Langtag unseres Sommers. Man kann sie aber in unseren Gewächshäusern im Winter zum Blühen bringen, wie z.B. den aus Zentralamerika stammenden Weihnachtsstern. Tagneutrale Pflanzen sind von der Tageslänge unabhängig und kommen deshalb in verschiedenen Breiten zur Blüte. Viele weltweit verbreitete Kräuter wie Hirtentäschel und Vogelmiere sind tagneutrale Pflanzen. Bekommt die Pflanze aber nur sehr wenig oder sogar überhaupt kein Licht, dann entwickelt sie keine Blätter.

Grund dafür ist der Umstand, dass die Blätter ohne Lichteinfluss nicht für die Photosynthese gebraucht werden können. Daher bleibt die Pflanze weiss. Die Stengel hingegen sind sehr lang, weil die Pflanze versucht möglichst schnell zum Licht zu wachsen (evt. muss ein Hindernis umgangen werden). Hier spricht man von der sogenannten Etiolierung.

Phytochromsystem

Bei einer Reihe von Pflanzen ist die Samenkeimung vom Licht abhängig. Die Samen der Lichtkeimer, z.B. Kopfsalat, Fingerhut und Tabak, keimen nur dann aus, wenn sie in gequollenem Zustand Licht erhalten. Die Dunhelkeimer dagegen, z.B. Fuchsschwanz und Kürbis, keimen nur bei Dunkelheit. Die Suche nach den wirksamen Wellenlängen des Lichts bei der Keimung erbrachte, dass die Keimung der Lichtkeimer durch hellrotes Licht (HR) gefördert und durch dunkelrotes Licht (DR) gehemmt wird. Die fördernde Wirkung von HR kann durch anschließende Bestrahlung mit DR wieder aufgehoben, durch erneute HR-Anwendung aber wieder hervorgerufen werden usw. Entscheidend ist, welche Lichtqualität zuletzt geboten wird. Das natürliche Licht, dem die Samen bei der Keimung ausgesetzt sind, enthält zu etwa gleichen Teilen sowohl HR als auch DR. Die Wirkung des HR-Anteils des Tageslichts übertrifft aber die Wirkung des DR-Anteils. Daraus erklärt sich die übereinstimmende fördernde Wirkung von Tageslicht und Hellrot bei Lichtkeimern. Die hemmende Wirkung auf die Dunkelkeimer ist noch nicht eindeutig erklärbar.

Die Lichtabsorption bei diesen Vorgängen findet in einem Pigment statt, dem Phytochrom. Die inaktive Form, das P680, hat ihr Absorptionsmaximum bei 680 nm. Durch Bestrahlung mit HR mit der Wellenlänge um 680 nm wird es in die aktive Form, das P720, verwandelt. Als solches fördert es die Keimung der Lichtkeimer. Bestrahlung mit DR um 720 nm führt das aktive Phytochrom wieder in die inaktive Form zurück. Auch in Dunkelheit wandelt sich das P720 allmählich wieder in P680 um. Dieses reversible Hellrot-Dunkelrot-Pigmentsystem nennt man auch kurz Phytochromsystern. Auch andere lichtabhängige Vorgänge in der Planze wie z.B. Photoperiodismus werden hierdurch gesteuert.
Die Erklärung des Wirkungsmechanismus des Phytochroms hat derzeit noch hypothetischen Charakter. Nach der Hypothese der difterentiellen Genaktivierung bewirkt P720 die Expression von Genen und damit die Anschaltung von Stoffwechselwegen. Die Membranhypothese nimmt dagegen eine selektive Steuerung der Membranpermeabilität für bestimmte Stoffe durch P720 an.

Neue Artikel  

Fettverbrennung: Wegen ihrer vielfältigen und unerlässlichen Funktionen wäre Leben ohne Lipide nicht möglich. Sie bilden ... [weiter]

Spurenelemente: Viele Elemente kommen in lebenden Zellen in derart geringen Konzentrationen vor, dass es mit den früher ... [weiter]

Gesunde Ernährung: Bei ausgeglichener Ernährung bleibt das Körpergewicht konstant. Es wird genau soviel Nahrung ... [weiter]

Vitamine: Vitamine sind Verbindugnen, die in geringen Konzentrationen für die Aufrec hterhaltung von Stoffwechselfunktionen ... [weiter]

Cholesterin: Vom menschlichen Organismus werden in Form von Gallensäuren täglich etwa 1 g Cholesterin ... [weiter]

Zelle: Im Rahmen der speziellen Zytologie | Cytologie werden die Elemente besprochen, aus denen Zellen bestehen ... [weiter]

Calcium: Gemeinsam mit anorganischem Phosphat stellt Calcium den anorganischen Anteil des Knochens sowie ... [weiter]

Ohr: Im Ohr sind Gleichgewichts- und Gehörorgan zum Organum vestibulocochleare zusammengefasst ... [weiter]

Auge: Die Augen liegen in schützenden Knochenhöhlen (Orbitae) und haben im Prinzip Kugelform ... [weiter]

Hormone: Die Entwicklung vielzelliger Lebewesen aus dem Zusammenschluss von Einzelzellen ist ein ungeheurer Fortschritt ... [weiter]

Schwangerschaft: Das erste Stadium eines werdenden Menschen befindet sich im Uterus, der Gebärmutter ... [weiter]

Atmungskette: Der weitaus grösste Teil der Energie-
gewinnung des Organismus erfolgt innerhalb der Mitochondrien durch ... [weiter]

Nozizeption und Schmerz: "Schmerz ist ein unangenehmes Sinnes- und Gefühlserlebnis, das mit aktueller oder ... [weiter]

Lipide: Lipide lassen sich mit unpolaren Lösungsmitteln, nicht aber mit Wasser ... [weiter]

Magen-Darm-Kanal: Die Funktionen des Gastro-
intestinaltraktes gliedern sich in ... [weiter]

Hören und Sprechen : Das Ohr kann Schallwellen, winzige Druckschwankungen der Luft, verarbeiten ... [weiter]

Lernen und Gedächtnis: Frühe Erfahrungen und Interaktionen mit der Umgebung steuern Wachstum und ... [weiter]

Impotenz | erektile Dysfunktion: Impotenz bzw. die erektile Dysfunktion ist eine sexuelle Funktionsstörung, die durch die Unfähigkeit ... [weiter]