Garten-Gurke

Die Ranke trägt den Spross zum Licht

Die Garten-Gurke ist eine einjährige, kriechende oder kletternde Pflanze. Ihre Sprosse tragen raue Haare und große, gelappte Blätter. An einer geeigneten Stütze helfen schlanke Ranken, den vergleichsweise weichen Spross zu halten. So kann sich Blattfläche höher im Licht entfalten, ohne dass die Pflanze einen selbsttragenden Holzstamm aufbauen muss.

Die gelben Blüten und länglichen Früchte gehören zu derselben Pflanze, erzählen aber eine andere Entwicklungsgeschichte. Die Gurke ist botanisch eine Panzerbeere. Form, Oberflächenstacheln und Größe unterscheiden sich zwischen Sorten erheblich. Auch die Geschlechtsverteilung der Blüten und die Fähigkeit, ohne Befruchtung Früchte anzusetzen, sind sortenabhängig. Die für das Klettern eingesetzte Ranke bleibt davon als eigenes Organ zu unterscheiden.

Eine Feder, deren beide Enden festliegen

Nach dem Festhalten verkürzt sich der freie Rankenabschnitt schraubig. Weil seine Enden nicht frei rotieren, entstehen oft gegenläufige Windungen mit einer Umkehrstelle.

Eine Studie von 2012 untersuchte Garten-Gurke und Echinocystis lobata. Ein inneres Band spezialisierter Faserzellen zieht sich auf einer Seite längs stärker zusammen. Dadurch krümmt es sich und prägt dem weicheren Umgebungsgewebe seine Form auf. Herausgelöste Bänder behielten die Schraubenform.

Die Seiten unterschieden sich in ihrer Verholzung. Welche Beiträge diese, die Celluloseorientierung und die Wasserbindung genau zur ungleichen Verkürzung leisten, bleibt damit noch offen. Der mechanische Zusammenhang ist besser belegt als ein einzelner chemischer Auslöser.

Bevor eine Ranke federt, muss sie als Ranke entstehen

Die Ausbildung dieses Organs ist eine eigene biologische Aufgabe. Unter mehr als dreitausend untersuchten Gurkenlinien fanden Forschende eine ungewöhnliche Linie, die anstelle von Ranken Zweige bildete. Die verantwortliche Variante betraf TEN, einen Transkriptionsfaktor, der die Aktivität anderer Gene beeinflusst. Das Experiment ordnete TEN damit der Organidentität der Gurkenranke zu.

Eine spätere Untersuchung betrachtete eine andere Veränderung: Bei der Mutante tmd1 entstand an der Rankenspitze eine Blattspreite; die Pflanze verlor ihre Kletterfähigkeit. Im betroffenen Regelbereich des Gens CsaUFO fehlte ein DNA-Stück. Bindungs- und Aktivitätsversuche zeigten, dass TEN diesen Bereich normalerweise zur Aktivierung von CsaUFO nutzen kann. Die Blüten blieben bei diesem speziellen Allel normal ausgebildet.

Solche Befunde trennen zwei Ebenen des Kletterns. Entwicklungsprogramme bestimmen, welches Organ heranwächst. Die Gewebeeigenschaften des entstandenen Organs bestimmen anschließend, wie es sich krümmt und Kräfte aufnimmt. Ein Genbefund allein erklärt deshalb noch keine fertige Federkurve.

Das Alter verändert die Antwort auf Zug

Frisch eingerollte, gut mit Wasser versorgte Ranken reagierten anders als ältere, trockenere. Letztere bildeten bei Zug zunächst sogar zusätzliche Windungen; erst hohe Belastung wickelte sie wieder ab. Die Feder kann anfangs nachgeben und bei stärkerer Dehnung zunehmend Widerstand leisten. Eine grüne Ranke zeigt somit nur einen Entwicklungszustand.