Pflanzenhormone: Auxine, Cytokinine, Gibberelline und Abscisinsäure

Was Pflanzenhormone sind und wie sie wirken

Pflanzenhormone (auch Phytohormone) sind körpereigene Botenstoffe, die schon in sehr geringen Konzentrationen Wachstum und Entwicklung steuern. Anders als tierische Hormone werden sie nicht in spezialisierten Drüsen produziert, sondern in verschiedenen Geweben je nach Bedarf gebildet und wirken oft dort, wo sie entstehen, teils aber auch erst nach Transport in andere Pflanzenteile. Die vier klassischen Wachstumshormone Auxin, Cytokinin, Gibberellin und Abscisinsäure sind an praktisch jedem Entwicklungsschritt beteiligt, von der Keimung über die Wuchsform bis zur Reaktion auf Stress.

Entscheidend ist dabei weniger die einzelne Hormonmenge als das Verhältnis mehrerer Hormone zueinander. Viele Wachstumsentscheidungen einer Pflanze, etwa ob eine Knospe austreibt oder ruht, fallen durch das Zusammenspiel mehrerer, oft gegenläufig wirkender Hormone und nicht durch ein einzelnes Signal. Die folgende Übersicht fasst die vier Hormone grob zusammen, auch wenn sich ihre Wirkungen in der Pflanze überschneiden und gegenseitig beeinflussen:

Auxine: Wachstumsrichtung und Apikaldominanz

Auxine, allen voran Indol-3-Essigsäure, entstehen vor allem in jungen, wachsenden Geweben wie der Triebspitze und werden von dort gerichtet zu anderen Pflanzenteilen transportiert. Sie fördern das Streckungswachstum von Zellen, steuern die Wuchsrichtung von Trieben und Wurzeln relativ zu Licht und Schwerkraft und sind zentral an der Apikaldominanz beteiligt, der Unterdrückung seitlicher Knospen durch die aktive Triebspitze. Die vollständige Biosynthese-Route von Auxin aus der Aminosäure Tryptophan wurde erst in den vergangenen anderthalb Jahrzehnten vollständig aufgeklärt und gilt seither als Grundlage, um Auxinkonzentrationen in Pflanzen gezielt zu untersuchen. Weil Auxin sich innerhalb der Pflanze ungleich verteilen lässt, etwa als Reaktion auf einseitigen Lichteinfall, gilt es außerdem als zentraler Baustein der Erklärung, warum sich Triebe zur Lichtquelle hin krümmen.

Cytokinine: Zellteilung und Gegenspieler des Auxins

Cytokinine werden unter anderem in Wurzelspitzen gebildet und fördern vor allem Zellteilung, im Unterschied zu Auxin, das eher Zellstreckung antreibt. In vielen Prozessen wirken beide Hormone als Gegenspieler: Ein hohes Cytokinin-zu-Auxin-Verhältnis begünstigt das Austreiben von Seitenknospen und die Bildung neuer Sprossgewebe, ein niedriges begünstigt eher Wurzelbildung. Cytokinine werden über membranständige Rezeptoren wahrgenommen und wirken über eine Signalkette auf die Genaktivität; sie beeinflussen daneben auch, wie eine Pflanze auf Nährstoffangebot und Umweltstress reagiert, und sind an der Regulierung des Alterungstempos von Blättern beteiligt.

Gibberelline: Streckung, Keimung und Blütenübergang

Gibberelline fördern Zellstreckung und sind an der Keimung ebenso beteiligt wie an Übergängen zwischen Entwicklungsphasen. Bei Cannabis zeigte eine Studie, dass der Übergang von der Wachstums- in die Blütephase mit einem Abfall von Gibberellin und Auxin in der Triebspitze einhergeht: Wurden die Pflanzen zurück auf lange Lichttage gesetzt, stiegen beide Hormone wieder an, und der gerade entstehende, kompakte Blütenstand löste sich zugunsten erneuten Streckungswachstums wieder auf. Die künstliche Gabe von Gibberellinsäure allein reichte aus, um unter kurzen Lichttagen ein ähnliches Streckungswachstum wie unter langen Tagen auszulösen, ein Hinweis, dass Gibberellin beim als Stretch bekannten Vorgang eine zentrale Rolle spielt.

Abscisinsäure: Stresshormon und Wachstumsbremse

Abscisinsäure (ABA) steigt vor allem bei Trockenstress an und bremst dann aktiv das Wachstum, um Ressourcen zu sparen. Ihre bekannteste Wirkung ist das Schließen der Stomata: ABA aktiviert in den Schließzellen der Blätter eine Signalkette aus Rezeptoren, Phosphatasen und Kinasen, die die Spaltöffnungen verengt und so die Transpiration senkt. Auch bei der Keimruhe von Samen spielt ABA eine Rolle: Ein hoher ABA-Spiegel hält Samen in Ruhe, ein sinkender Spiegel im Verhältnis zu Gibberellin ist eine Voraussetzung dafür, dass die Keimung überhaupt beginnen kann.

Typische Fehler und Missverständnisse

• Einem Hormon eine einzelne, feste Wirkung zuschreiben. Die meisten Effekte entstehen erst durch das Verhältnis mehrerer Hormone zueinander, nicht durch die absolute Menge eines einzelnen Hormons.

• Hormone mit Düngern oder Nährstoffen verwechseln. Pflanzenhormone steuern Entwicklungsprozesse in sehr geringen Konzentrationen, sie liefern der Pflanze aber keine Bau- oder Nährstoffe.

• Annehmen, äußerlich zugeführte Hormone wirkten wie körpereigene. Exogen aufgebrachte Hormone, etwa in Bewurzelungsmitteln, wirken meist lokal und zeitlich begrenzt und ersetzen nicht die fein abgestimmte, wechselseitige Regulation im gesamten Pflanzenkörper.

• Stressreaktionen über ABA als rein negativ werten. Der durch ABA ausgelöste Wachstumsstopp bei Trockenstress ist eine Schutzreaktion, die kurzfristiges Überleben über schnelles Wachstum stellt, kein Anzeichen für einen bleibenden Schaden.

• Hormonwirkungen unkritisch zwischen Pflanzenarten übertragen. Viele Grundmechanismen sind zwischen Pflanzenarten konserviert, doch konkrete Zeitfenster und Ausprägungen, etwa beim Stretch, wurden bislang nur in einzelnen Studien an Cannabis selbst untersucht.