Phototropismus

Phototropismus bezeichnet die gerichtete Orientierung des Pflanzenwachstums durch Licht. Am deutlichsten zeigt sich positives Phototropismus im Spross, der sich in Richtung des Lichtes kippt. Wurzeln zeigen häufig negatives Phototropismus, das heißt, sie wachsen meist vom Licht weg. Die Reaktion hängt von der Lichtqualität, -intensität und -dauer ab und lässt sich durch das Fehlen einer Lichtquelle unterbinden.

Der zugrunde liegende Mechanismus umfasst blaulichtempfindliche Rezeptoren und den Transport des Hormons Auxin. Durch unilaterales Blau-licht werden Phototropine aktiviert, die den Auxinfluss verändern. Auf der dem Licht abgewandten Seite sammelt sich mehr Auxin, wodurch dort die Zellen stärker elongieren. Die Folge ist eine Biegung des Sprosses in Richtung des Lichtes. Auxin-Transporterproteine (PIN-Proteine) steuern die räumliche Verteilung des Hormons; Veränderungen der Lichtintensität, -länge und -richtung modulieren die Reaktion. Gleichzeitig wirken gravitropische Signale oft mit, so dass sich das Gleichgewicht der Kräfte neu einstellt.

Geschichte und Bedeutung: Die Grundlagen wurden durch die Arbeiten von Charles Darwin und seinem Sohn Francis Darwin gelegt, die zeigten, dass die Lichtreaktion vom Spitzenbereich des Sprosses ausgeht. Spätere Experimente, unter anderem mit Boysen-Jensen, führten zur Erkenntnis, dass ein wachstumsförderndes Auxin-haltiges Extrakt die Reaktion vermitteln kann. In der modernen Sicht sind Phototropine der Hauptrezeptor für Blaulicht, während Auxin-Verteilung und Transport die eigentliche Biegeantwort steuern.

Anwendungen und Beispiele: Phototropismus ermöglicht Pflanzen eine bessere Lichtsammlung in dichten Beständen oder Gewächshäusern. Er beeinflusst das Stangen- und Blattwachstum, die Orientierung von Blättern und damit die Effizienz der Fotosynthese.