Stress und Stressresistenz

Abstract

Nichtoptimale Umweltbedingungen bewirken auch bei Pflanzen Stress. Die physiologischen Grund-lagen der Stresserscheinungen und der Mechanismen, welche die Pflanzen gegen die störenden oder schädigenden Einflüsse von Stressfaktoren entwickelt haben, sind ein zentrales Thema der derzeitigen Forschung. Die Beschäftigung mit diesem Gebiet ist nicht zuletzt deswegen von großer Bedeutung, weil die Fähigkeit zur Stressbewältigung die klimatischen Anbaugrenzen von Kulturpflanzen festlegt. Die wichtigsten abiotischen Stressfaktoren für Pflanzen sind: mechanische Belastung, Wassermangel, Salzbelastung, Hitze, Kälte, Frost, Sauerstoff, Licht und UV-Strahlung. Auch die biotischen Stress-faktoren, insbesondere parasitäre Mikroorganismen und Viren, die als Krankheitserreger, Pathogene, wirksam sind, stellen hohe Anforderungen an die pflanzliche Stressabwehr (dieser Aspekt wird im Zu-sammenhang mit den Interaktionen von Pflanzen mit anderen Organismen im folgenden Kapitel be-handelt). Pflanzen überleben in der freien Natur nur deshalb, weil sie ein umfangreiches Arsenal von speziellen, hochwirksamen Mechanismen besitzen, die ihnen eine relative Resistenz gegen Stress ver-leihen. In vielen Fällen zeigt sich, dass der Verlust solcher Resistenzmechanismen, z. B. durch Mutation, zum Verlust der Lebensfähigkeit führt. Umgekehrt kann durch Einbau von geeigneten Fremdgenen in das Pflanzengenom die Resistenz gegen bestimmte Stressfaktoren gesteigert werden. Für die Physio-logie sind insbesondere diejenigen Resistenzmechanismen von Interesse, welche erst unter dem Ein-fluss von Stressfaktoren induziert werden und zur Abhärtung, Stressakklimatisation, führen. Dieses Kapitel liefert einen Einblick in die Vielfalt und Komplexität der Wechselwirkungen zwischen der Pflanze und ihrer Umwelt, die sich im Verlauf der Evolution herausgebildet haben und die Besiedelung von Räumen mit stark variierenden, meist suboptimalen, Lebensbedingungen ermöglichen. herungsweise erreicht wurde – tritt theoretisch kein Stress auf. Wenn jedoch der meist eng begrenzte Bereich optimaler Anpassung verlassen wird, gerät der Organismus unter mehr oder minder starke physiologische Belastungen, die sich als Stress äu-ßern (Abbildung 26.1). Diese Situation tritt z. B. ein, wenn eine Pflanze unter Umweltbedingungen gebracht wird, an die sie genetisch nicht angepasst ist. Aber auch am natürlichen Standort kann Stress auftreten, etwa wenn der Zustand optimaler An-passung für die wachsende Pflanze nur über einen begrenzten Zeitraum eingehalten werden kann oder wenn Konkurrenzdruck durch andere Pflan-zen auftritt. Ein Stressfaktor erzeugt fast immer eine Vielzahl einzelner Stressreaktionen, d. h. ein Stresssyndrom. Sehr komplexe, schwer analysier-bare Verhältnisse treten beim Zusammenkommen 26.1 Grundlegende Begriffe