Steroidhormone sind vor allem als Trinkwasserverunreiniger bekannt. Dabei können sie auch Pflanzen helfen, etwa Perioden von Hitzestress zu durchstehen.
Brigitte Poppenberger hat mit einem Forscherteam von der TUM den molekularen Signalweg für Hitzeresistenz in Pflanzen aufgeklärt.
A. Heddergott / TUM
Ohne Hormone kein Leben. "Eine weitere wichtige Gruppe sind die Steroidhormone. Hierzu zählen die Sexualhormone und die Hormone der Nebennierenrinde, die Corticoide. Bei den Sexualhormonen unterscheidet man wiederum zwischen männlichen (Androgene) und weiblichen Sexualhormonen (Östrogene und Gestagene)", beschreiben die Springer-Spektrum Autoren Arno Behr und Thomas Seidensticker in ihrem Buchkapitel Die Natur als Apotheke – Natürliche Pharmaka auf Seite 285 eine wesentliche Gruppe.
Da Steroidhormone häufig in der Pharmazie eingesetzt werden, gelangen sie auch ins Abwasser. Sie dort herauszufiltern ist nahezu unmöglich, daher bereiten sie den Trinkwasseraufbereitern große Probleme. Doch als Wachstumshormone sind sie unentbehrlich – und auch in anderen Bereichen der Natur können sie Positives bewirken. Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben entdeckt, dass pflanzliche Steroidhormone eine Schutzwirkung bei Pflanzen verstärken können, und zwar bei solchen, die sehr unter Hitze leiden.
Hitzestress gefährdet Nahrungssicherheit
"Hitzestress gefährdet Pflanzen in ihren natürlichen Lebensräumen und destabilisiert Ökosysteme. Aber auch die Erträge von Nutzpflanzen können drastisch reduzieren werden, was unsere Nahrungsmittelsicherheit gefährdet", erklärt Brigitte Poppenberger, Professorin für Biotechnologie gartenbaulicher Kulturen an der TUM die Motivation zu den Forschungen auf diesem Gebiet.
Pflanzen hätten zwar durchaus Fähigkeiten entwickelt, um kurze Hitzeperioden zu überstehen. Sie aktivieren dazu einen molekularen Signalübertragungsweg, auch Hitzeschockreaktion genannt. Diese Reaktion nutzen im Prinzip alle Organismen. Sie schützt auch vor Toxinen, UV-Licht oder zu hohen Salzkonzentrationen. Dazu werden Hitzeschockproteine produziert.
Die Pflanzen antworten darauf aber auch mit anderen molekularen Akteuren. Dazu gehören Brassinosteroide, also Wachstumshormone der Pflanzen. Sie können, so die Forscher, die Hitzestressresistenz von Pflanzen erhöhen. Das wurde anhand einer Modell-Pflanze, der Arabidopsis thaliana, hierzulande auch Acker-Schmalwand, Schotenkresse oder Gänserauke genannt, nachgewiesen werden. Die Forscher ermittelten, dass ein Protein für das An- und Abschalten bestimmter Abschnitte auf der DNA zuständig ist.
Dessen Produktion wird wiederum von Brassinosteroiden reguliert. Letztlich können dadurch genetische Information gezielt genutzt werden, um Hitzeschockproteine verstärkt zu synthetisieren. Wenn man diese Aktivität erhöhen könnte, würden die Pflanzen noch hitzeresistenter werden.
Tests für Praxiseinsatz nötig
Biostimulanzien mit Brassinosteroiden gibt es bereits. Jedoch muss noch getestet werden, ob sie tatsächlich die Hitzestressresistenz von Pflanzen erhöhen können. Meist handelt es sich um Naturstoffe, die etwa für den ökologischen Landbau zugelassen sind. Vorstellbar ist auch eine gezielte Züchtung von hitzeresistenten Pflanzen.
So zeigen sich auch die die zwei Seiten der Steroidhormone. "In lebenden Systemen fungieren Lipide vor allem als Energiespeicher [...] bzw. extrazelluläre Signalmoleküle (Steroidhormone, Eicosanoide)", beschreibt Springer-Spektrum Autor Hartmut Kühn in seinem Buchkapitel Lipidanalytik auf Seite 690 die gute, notwendige Seite dieser kleinen Helfer.