Pflanzenhormone und Tropismen Mindmap

Das Thema verstehen

Pflanzenhormone (Phytohormone) sind chemische Botenstoffe, die Wachstum, Keimung, Blütenbildung und Alterung steuern. Tropismen sind gerichtete Wachstumsbewegungen, bei denen Reize wie Licht oder Schwerkraft die Wachstumsrichtung bestimmen. Die Mindmap verbindet beide Themen: Sie zeigt die wichtigsten Hormonklassen mit ihren Wirkungen, die Mechanismen der Reizwahrnehmung und Signalweiterleitung sowie klassische Experimente, etwa zur phototropischen Krümmung von Keimlingen.

Wirkungsweise der Auxine
Auxine werden vor allem im Sprossscheitel gebildet und wandern basipetal, also Richtung Wurzelansatz. Auf der Schattenseite eines seitlich beleuchteten Sprosses sammelt sich mehr Auxin, dort wird das Streckungswachstum stärker gefördert, und der Spross krümmt sich zum Licht. Bei der Wurzel ist die Wirkung umgekehrt: Hier hemmen höhere Auxinkonzentrationen das Wachstum, weshalb die Wurzel vom Licht weg wächst. Dieselbe Substanz kann also je nach Organ fördernd oder hemmend wirken, was die Konzentration und das Gewebe entscheidet. Diese Erkenntnisse beruhen auf klassischen Experimenten mit Keimlingen und abgetrennten Sprossspitzen.

Zusammenwirken der Hormone
Kein Phytohormon wirkt isoliert: Entwicklungsprozesse werden durch ein Zusammenspiel fördernder und hemmender Stoffe gesteuert. Gibberelline und Auxin fördern gemeinsam das Streckungswachstum, während Abscisinsäure als Stresshormon Wachstum und Keimung hemmt. Cytokinine fördern Zellteilung und wirken der Apikaldominanz entgegen, da sie Seitenknospen zum Austreiben anregen können. Ethylen übernimmt Aufgaben am Ende von Entwicklungsphasen, etwa bei Fruchtreifung und Blattfall. Das Verhältnis der Konzentrationen zueinander ist oft entscheidender als die absolute Menge eines einzelnen Hormons, weshalb viele Lehrbuchbeispiele vereinfachte Modelle darstellen.

Tropismen und ihre Reize
Tropismen sind gerichtete Wachstumsbewegungen, die sich nur bei feststehenden Pflanzen beobachten lassen. Neben Phototropismus und Gravitropismus gibt es weitere Formen wie den Hydrotropismus, bei dem Wurzeln zum Wasser hin wachsen, und den Kontaktropismus bei Kletterpflanzen. Entscheidend ist die Unterscheidung zu Nastien: Nastien sind Bewegungen, deren Richtung vom Aufbau des Organs bestimmt wird und nicht von der Reizrichtung, etwa das Schließen der Mimose oder von Sonnentau-Fangblättern. Tropismen beruhen dagegen auf ungleichmäßigem Wachstum, das durch die Reizwahrnehmung und die ungleiche Verteilung von Auxin ausgelöst wird.

Klassische Experimente
Die Grundlagen des Phototropismus wurden mit Haferkeimlingen (Avena) untersucht. Entfernt man die Sprossspitze, bleibt die Krümmung aus; setzt man sie wieder auf, wächst der Keimling normal weiter. Eine undurchsichtige Folie zwischen Spitze und Streckungszone verhindert die Reizwahrnehmung, während eine durchsichtige Folie die Krümmung nicht blockiert. Daraus folgerte man, dass der Reiz in der Spitze wahrgenommen, aber weiter unten in die Krümmung umgesetzt wird. Spätere Experimente mit getrennten Agarblöcken zeigten, dass ein diffusibler Stoff, das Auxin, für die Signalübertragung verantwortlich ist.