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ABA-Stomataschluss

Kurzdefinition

ABA-induzierter Stomataschluss ist der schnellste Drought-Response in Cannabis: Wasserdefizit → NCED-Hochregulation → ABA-Biosynthese → PYR/PYL-PP2C-Inhibition → SnRK2.6/OST1-Aktivierung → SLAC1-Anionkanal → Cl⁻/K⁺-Efflux → Turgorverlust in Schließzellen → Stomata schließen in 5–30 Minuten.

Wissenschaftliche Beschreibung

ABA-Biosynthese (Plastiden → Cytosol)

1. Zeaxanthin → Violaxanthin (Zeaxanthin-Epoxidase, ZEP)
2. Violaxanthin → 9-cis-Violaxanthin oder 9-cis-Neoxanthin
3. → Xanthoxin (NCED, 9-cis-Epoxycarotinoid-Dioxygenase — rate-limiting!)
4. Xanthoxin → ABA-Aldehyd (ABA2/SDR1, Kurzkettige Dehydrogenase)
5. ABA-Aldehyd → ABA (AAO3, Abscisinsäure-Aldehyd-Oxidase + Molybdän-Kofaktor MoCo)

NCED ist der zentrale Regulationspunkt: Transkription innerhalb von Minuten bei Wasserdefizit hochreguliert.

PYR/PYL/RCAR-Rezeptor-System

START-Domänen-Rezeptoren (14 PYR/PYL/RCAR-Isoformen in Arabidopsis) binden ABA in einer "gate-latch-lock"-Konformationsänderung. Der geschlossene ABA-Rezeptor-Komplex hemmt PP2C-Phosphatasen (ABI1/ABI2/HAB1) kompetitiv, indem er ihre aktive Seite blockiert.

PP2C-Hemmung → SnRK2-Aktivierung

Ohne ABA: PP2C dephosphoryliert + inaktiviert SnRK2-Kinasen (SnRK2.2/2.3/2.6). Mit ABA: ABA-PYR/PYL blockiert PP2C → SnRK2 autophosphoryliert → aktiv. SnRK2.6/OST1 (Open Stomata 1): dominierende Schließzell-Kinase.

SLAC1-Anionkanal und GORK

OST1 phosphoryliert SLAC1 (Slow Anion Channel-Associated 1) → S-Typ Anionkanal öffnet → Cl⁻ und NO₃⁻-Efflux → Membrandepolarisierung. Depolarisierung aktiviert GORK (Guard Cell Outward-Rectifying K⁺-Kanal) → K⁺-Efflux. Kombinierter Ionen-Efflux → Osmolyt-Verlust → Wasserausstrom → Schließzell-Volumenreduktion → Stomataschließung.

Ca²⁺ als Amplifikator

Munemasa et al. 2015 (PMID: 4679528): Zytosolischer Ca²⁺-Anstieg (aus Vakuole + extrazellulär) amplifiziertSnRK2-Signal in Schließzellen → verstärkte SLAC1-Aktivierung.

Anbau-Relevanz

• ABA-Monitoring: stomata conductance (gs)-Messung (Porometer) als indirekter ABA-Aktivitäts-Indikator
• Cannabis-Dürre-Protokoll (Caplan 2019): Bewässerungsabbruch → ABA-Anstieg → Stomataschließung → iWUE-Anstieg → Cannabinoid-Enhancement
• NCED-Genexpression als molekularer Marker für tatsächlich gestresste Pflanzen (vs. suboptimale Wasserversorgung)

Verwandte Begriffe

• trockenstress — WP-Schwellenwert und Gesamtphysiologie
• drought-cannabinoid-link — NCED-Cannabinoid-Konvergenz-Hypothese
• osmotische-anpassung — Osmoprotektanten komplementieren ABA-Stressantwort

Quellen

• Khan et al. 2025 (PMID: 12387064, DOI: 10.3390/ijms26167872) — ABA-Signaling molekular
• Hsu et al. 2020 (PMID: 7902384, DOI: 10.1111/tpj.15067) — PYR/PYL-SnRK2-SLAC1
• Finkelstein 2013 (PMID: 3833200) — ABA-Biosynthese-Übersicht