Juni 2019 – Springende Tropfen und „niesende“ Pflanzen

Was denkt ihr? Wie gelangen Pollen, Samen oder auch Pilzsporen von einer Pflanze zur anderen? Richtig, hier denkt jeder an Regen, Transport „auf dem Rücken“ von Tieren und vor allem durch den Wind. Sie alle sorgen dafür, dass die kleinen Teilchen zur nächsten Pflanze gelangen, so befruchten oder infizieren. Es ist besonders für die Landwirtschaft wichtig, dass wir diese Transportwege kennen, um gegen die Ausbreitung von Pathogenen – sprich Krankheitserregern – vorgehen zu können, bevor sie großen Schaden anrichten.

Eine vor kurzem erschienene Veröffentlichung berichtet jetzt von einem  „Transporteur“ für Pilzsporen und andere Erreger, die den Weizen befallen. Die Forscher beobachteten, dass die kleinen bräunlichen Sporen des Pilze Puccinia triticina – dem Erreger des Blattrostes – sich auch ohne Wind und Regen in einem Feld verbreiten konnten.

So kam es zum Ausbruch der Krankheit, die sich anhand des durch die Sporen hervorgerufenen bräunlichen Überzugs auf den Weizenblättern äussert. Wie haben sich diese Sporen jetzt aber verbreitet?

Dies ist auf die Eigenschaft des Weizens zurückzuführen, da dessen Blätter eine extrem hydrophobe Oberfläche besitzen. Dank ihrer ganz spezifischen Nanostruktur sind die Weizenblätter stark wasserabweisend, sodass Regen abperlt und selbst Tau winzige, runde Tropfen bildet, statt die Blattfläche komplett zu benetzen. Wenn sich nun zwei solcher Tropfen treffen und miteinander verschmelzen, wird deren Oberflächenenergie z.T. in kinetische Energie umgewandelt und die Tropfen werden vom Blatt nach oben katapultiert. Die Pflanze niest! Eigentlich ist dieses Phänomen der „Springenden Tropfen“ schon von Lotusblättern (um ihre Blütenblätter reinzuhalten), den Beinen von Geckos und Wasserläufern, sowie von Flügeln von Zikaden bekannt. Letztere nutzen dieses diese Phänomen, um ihre Flügel zu reinigen, da sie mit ihren kurzen Füßen diese nicht erreichen.

Die Schubkraft des Prozesses der springenden Tropfen reicht aus, um auch bis zu 100 Mikrometer große Schmutzpartikel mitzunehmen und weg zu katapultieren, die zuvor in den Tropfen eingeschlossen wurden. Mit einer Hochgeschwindigkeits-Kamera und einem Spezialmikroskop beobachteten die Forscher jetzt auch bei Weizenblättern dieses Phänomen. Wenn nun auf dem Weizenblatt sich Pilzsporen befanden, wurden diese mit hochkatapuliert. Selbst mit ihrer Sporenfracht sprangen die Tropfen bis zu fünf Millimeter in die Höhe und mehr als zwei Millimeter weit zur Seite, oft dann eben auch über den Blattrand hinaus, und gelangten so auf andere Blätter, oft auch solcher benachbarter Pflanzen. 

Die erste Hälfte eines alten chinesisches Sprichwort könnte so recht behalten: „Bei Tau schneide keinen Weizen, am Mittag schneide keinen Lauch.“ Welche wissenschaftliche Erkenntnis dem zweiten Teil des Sprichworts zugrunde liegt, muss ich noch herausfinden…….