Forschende der Staatlichen Naturwissenschaftlichen Sammlungen Bayerns und der Ludwig-Maximilians-Universität München haben bemerkenswerte Entdeckungen zur Photosynthese von fleischfressenden Pflanzen der Gattung Pinguicula gemacht. Diese Pflanzen, die auch als Fettkräuter bekannt sind, scheinen den gleichen wassersparenden Photosynthese-Prozess zu nutzen, der typischerweise bei Sukkulenten wie Kakteen und Dickblattgewächsen beobachtet wird. Die Ergebnisse dieser Untersuchung wurden kürzlich in der Fachzeitschrift „Plant Biology“ veröffentlicht.
Fleischfressende Pflanzen sind oft in feuchten, nährstoffarmen Lebensräumen wie Mooren und Sümpfen zu finden. Pinguicula stellt jedoch eine Ausnahme dar. Über die Hälfte der rund 110 bekannten Arten dieser Gattung stammt aus den trockenen Bergregionen Mexikos. Hier wachsen die Pflanzen in felsigen Böden, die den Großteil des Jahres über sehr trocken sind. In diesen Lebensräumen konkurrieren sie mit anderen typischen Wüstenpflanzen wie Kakteen und Agaven.
Eine charakteristische Eigenschaft der Fettkräuter sind ihre Klebefallen. Die Blätter der Pflanzen sind mit speziellen Drüsenhaaren ausgestattet, die einen klebrigen Fangschleim produzieren, um Insekten zu fangen. Bislang war jedoch unklar, wie diese Pflanzen in der Lage sind, in solch trockenen Umgebungen Wasser zu speichern und gleichzeitig genug für die Produktion des Fangschleims zu gewährleisten. Um diese Fragen zu klären, führte ein Forschungsteam unter der Leitung von Joris Fleck, im Rahmen seiner Masterarbeit an der LMU München, eine umfassende Untersuchung durch.
Die Forscher überführten die Pflanzen aus dem kontrollierten Umfeld des Botanischen Gartens München-Nymphenburg in Klimakammern, die die Bedingungen der Trockenzeit in Mexiko simulierten. Während dieser Versuche wurde die Photosynthese der Fettkräuter unter Bedingungen von Hitze und Trockenstress analysiert. Die Ergebnisse waren überraschend: Die Pflanzen waren in der Lage, ihren Stoffwechsel an die Trockenheit anzupassen und wechselten zur sogenannten CAM-Photosynthese (Crassulacean Acid Metabolism). Dieser Prozess, der bei vielen trockenheitsresistenten Pflanzen bekannt ist, beinhaltet das Schließen der Spaltöffnungen der Blätter während des Tages, um Wasserverluste durch Verdunstung zu minimieren. Nachts öffnen die Pflanzen die Spaltöffnungen, um CO2 aufzunehmen, das dann gespeichert wird, um tagsüber genutzt zu werden.
Professor Gudrun Kadereit, Direktorin der Botanischen Staatssammlung und des Botanischen Gartens München, äußerte sich erstaunt über die Ergebnisse: „Mit diesen Erkenntnissen hatten wir nicht gerechnet. Bisher war CAM-Photosynthese bei fleischfressenden Pflanzen nicht bekannt, auch nicht bei den Wasserschlauchgewächsen, zu denen die Fettkräuter gehören.“ Diese Entdeckung erweitert die Liste der Pflanzenfamilien, in denen sich diese Art der Photosynthese unabhängig entwickelt hat, auf insgesamt 39.
Angesichts des Klimawandels könnte die Gattung Pinguicula für zukünftige Forschungen von großem Interesse sein. Diese Pflanzen haben sich im Laufe der Evolution von feuchtigkeitsliebenden Sumpfarten zu trockenheitsresistenten Pflanzen entwickelt. Dr. Andreas Fleischmann, ein Experte für Karnivoren, stellte fest, dass bisher CAM-Photosynthese nur bei bestimmten mexikanischen Fettkrautarten nachgewiesen werden konnte, nicht jedoch bei anderen verwandten Arten, die in Europa vorkommen.
Die aktuellen Forschungsergebnisse betonen die Bedeutung von Botanischen Gärten und deren Sammlungen für die wissenschaftliche Forschung. Ohne die reichhaltige Sammlung an kultivierten fleischfressenden Pflanzen im Botanischen Garten München-Nymphenburg wäre diese Studie nicht möglich gewesen. Die Erkenntnisse über die CAM-Photosynthese bei Pinguicula könnten nicht nur unser Verständnis der Anpassungsmechanismen dieser faszinierenden Pflanzen vertiefen, sondern auch wichtige Hinweise für den Umgang mit den Herausforderungen des Klimawandels liefern.
