Trichome: die Drüsenhaare der Pflanzen
Trichome sind Haare der Pflanzenhaut, die vor Licht, Hitze und Fraß schützen. Als Drüsenhaare bilden sie Stoffe, beim Hanf ein Harz mit Cannabinoiden.
Trichome sind Haare der Pflanzenhaut, laut einer Übersichtsarbeit in der Fachzeitschrift Frontiers in Plant Science von 2021 ein- oder mehrzellige Auswüchse der Epidermis, also der äußersten Zellschicht; die Übersicht stützt sich dabei auf eine Arbeit von Werker (2000). Ein Teil von ihnen sind Drüsenhaare, die Stoffe bilden und speichern, bei der Pfefferminze etwa ätherisches Öl, beim Hanf ein Harz, in dem sich Cannabinoide und Terpene sammeln. Als Aufgaben der Pflanzenhaare nennt dieselbe Übersicht den Schutz vor Lichtstress, großer Hitze und Fraßfeinden.
Auf einen Blick
- Trichome sind nach Desaulniers Brousseau und Kollegen (2021) ein- oder mehrzellige Anhängsel der Epidermis; die Forschung unterscheidet drüsige und nicht drüsige.
- Für den Hanf beschreibt die Literatur drei Typen von Drüsenhaaren: kopfige gestielte, kopfige sitzende und knollenförmige.
- Die gestielten Drüsenhaare auf den Deckblättern der weiblichen Blüten sind nach Zager und Kollegen (2019) der Hauptort, an dem das Harz gebildet und gespeichert wird.
- In den Drüsenzellen von Pfefferminze und Grüner Minze fanden Turner und Croteau 2004 vier Enzyme der Duftstoffbildung, verteilt auf vier verschiedene Bereiche der Zelle.
- An zwei dichter behaarten Rapslinien, eine davon mit einem Gen der Ackerschmalwand, fraßen Erdflöhe nach Alahakoon und Kollegen (2016) an den Laubblättern 30 bis 50 Prozent weniger als an der Ausgangssorte.
Was sind Trichome?
Trichome sind Auswüchse der Pflanzenhaut, die aus einer einzigen Zelle oder aus vielen bestehen. Die Übersicht von Desaulniers Brousseau und Kollegen ordnet sie, wiederum nach Werker, nach Herkunft, Form, Funktion und Absonderung. Eine grundlegende Trennlinie verläuft zwischen drüsigen und nicht drüsigen Haaren. Drüsige, in der Fachsprache glanduläre Trichome sondern Stoffe ab; eingeteilt werden sie nach ihrer Gestalt und nach dem, was sie ausscheiden.
Die Fachnamen liefern schon ein Bild. Das englische capitate bedeutet „mit Köpfchen“: Ein kopfiges gestieltes Drüsenhaar trägt sein Köpfchen auf einem Stiel, ein kopfiges sitzendes sitzt der Pflanzenhaut ohne Stiel auf.
Dieses Stück bleibt bei Botanik und Zellbiologie. Es sagt nichts darüber, wie Inhaltsstoffe auf Menschen wirken, und gibt keine Hinweise zu Anbau oder Ernte.
Wozu brauchen Pflanzen Haare?
Pflanzenhaare dienen zunächst dem Schutz. Desaulniers Brousseau und Kollegen nennen, jeweils mit Verweis auf weitere Studien, den Schutz vor Lichtstress, vor großer Hitze und vor Fraßfeinden; nach Werker kommen das Aufnehmen von Wasser aus Tau, das Ausscheiden von Salz und eine anlockende Funktion hinzu.
Was ein dichteres Haarkleid gegen Fraßfeinde ausmachen kann, zeigt eine Studie an Raps. Alahakoon und Kollegen beschrieben 2016 in The Canadian Entomologist zwei gentechnisch veränderte Rapslinien, die auf eine höhere Dichte an Trichomen hin entwickelt worden waren. An den Laubblättern beider Linien fraßen Erdflöhe 30 bis 50 Prozent weniger als an der Ausgangssorte ohne Insektizidschutz.
Eine der Linien trägt das Kürzel AtGL3+, und damit kommt die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) ins Spiel. Im Literaturverzeichnis der Studie steht eine Vorarbeit von 2006, nach deren Titel ein Gen der Ackerschmalwand namens GL3 Rapskeimlingen ein dichtes Haarkleid verschafft.
Was leisten Drüsenhaare bei Minze und Tomate?
Drüsenhaare sind kleine chemische Werkstätten, und an der Minze lässt sich zeigen, wie eine solche Werkstatt eingerichtet ist. Turner und Croteau machten 2004 in Plant Physiology mit einer Antikörper-Markierung (Immungold-Verfahren) vier Enzyme sichtbar, die an der Bildung der Monoterpene der Minze beteiligt sind, drei davon an der Pfefferminze, eines an der Grünen Minze. Alle vier fanden sie in den Drüsenzellen der schildförmigen Drüsenhaare (englisch peltate glandular trichomes), reichlich vor allem in der Phase, in der die Drüse absondert.
Innerhalb der Zellen lagen die Enzyme an verschiedenen Orten: die Geranyldiphosphat-Synthase in den Leukoplasten, die Limonen-6-Hydroxylase am endoplasmatischen Retikulum, die Isopiperitenol-Dehydrogenase in den Mitochondrien, die Pulegon-Reduktase im Zellplasma. Die Werkstatt hat also mehrere Räume.
Die Werkstatt ist zudem nur eine Zeit lang in Betrieb. McConkey, Gershenzon und Croteau maßen im Jahr 2000 an Öldrüsen unterschiedlich alter Pfefferminzblätter die Aktivität von acht aufeinanderfolgenden Enzymen des Stoffwechselwegs zum Menthol. Hoch war sie in Blättern von etwa 12 bis 20 Tagen, mit einem deutlichen Gipfel um den 15. Tag; nur das letzte Enzym der Kette, die Menthon-Reduktase, erreichte seinen Gipfel später, um den 21. Tag. Gesteuert wird die Ölbildung nach den Autoren vor allem über die abgestimmte Regulierung dieser Enzyme, überwiegend auf der Ebene der Genaktivität.
Auch die Tomate besitzt Drüsenhaare, die die Forschung nach Typen nummeriert. Für den Typ VI wurde vorgeschlagen, dass darin lichtabhängige Reaktionen der Photosynthese ablaufen und Energie für den Stoffwechsel des Haares liefern; die Übersicht in Frontiers zitiert dafür Balcke und Kollegen (2017).
Welche Drüsenhaare hat der Hanf?
Beim Hanf beschreibt die Fachliteratur drei Typen von Drüsenhaaren, die sich nach ihrer Größe unterscheiden: kopfige gestielte, kopfige sitzende und knollenförmige (englisch capitate-stalked, capitate-sessile und bulbous; die deutschen Bezeichnungen sind unsere Übersetzung). Desaulniers Brousseau und Kollegen führen diese Einteilung auf Dayanandan und Kaufman (1976) sowie Hammond und Mahlberg (1977) zurück.
Nach derselben Übersicht ist die ganze oberirdische Pflanze mit Trichomen besetzt. Die gestielten Drüsenhaare kommen ausschließlich in den Blütenbereichen vor, die sitzenden und die knollenförmigen überall außer an der Keimachse (Hypokotyl) und den Keimblättern. Nicht drüsige Haare tragen Stängel, Blätter, Blattstiele, Nebenblätter, Deckblätter und Blütenhüllblätter.
Zager und Kollegen beschreiben die gestielten Drüsenhaare 2019 auf den Deckblättern (Brakteen) der weiblichen Blüten. Booth, Page und Bohlmann nennen Drüsenhaare 2017 zahlreich auf der Oberfläche des weiblichen Blütenstands, auf Blättern außerhalb des Blütenstands dagegen weniger dicht verteilt.
Wo entstehen Cannabinoide und Terpene in der Pflanze?
Gebildet und gespeichert werden Cannabinoide und Terpene beim Hanf in den Drüsenhaaren. Nach der Übersicht in Frontiers geben Drüsenzellen ein Harz in einen Hohlraum unter der Kutikula ab, der Schutzschicht auf der Epidermis; das Harz enthält Cannabinoide in hoher Konzentration. Die gestielten Drüsenhaare besitzen dafür sekretorische Scheibenzellen, die Übersicht spricht von Harzköpfchen (resin heads). Zager und Kollegen nennen die gestielten Drüsenhaare den Hauptort, an dem das Harz gebildet und gespeichert wird.
Dass die Drüsenhaare die Terpene bilden, zeigt auch die Aktivität ihrer Gene. Booth, Page und Bohlmann untersuchten 2017 die Köpfchen der Drüsenhaare im Labor getrennt vom übrigen Gewebe. In diesen Köpfchen waren Gene der Terpenbildung deutlich stärker aktiv als in Geweben, die kein Harz bilden; die Abschriften des Gens für eine Untereinheit der Geranyldiphosphat-Synthase, eines Enzyms am Anfang der Monoterpenbildung, lagen mehr als 25-mal so häufig vor. Neun Terpen-Synthasen, Enzyme für einzelne Terpene, identifizierte das Team dort und prüfte ihre Funktion.
Schon 2007 hatten Günnewich und Kollegen zwei solcher Enzyme anhand der Boten-RNA (mRNA) aus Drüsenhaaren hergestellt, eine Synthase für Limonen und eine für Alpha-Pinen, und beide Produkte als natürliche Bestandteile der Drüsenhaare nachgewiesen. Zager und Kollegen untersuchten 2019 Drüsenhaare von neun Zuchtlinien, je dreifach beprobt, zusammen 27 Proben, und fanden die Gene für Cannabinoid- und Terpenbildung in einer gemeinsamen Gruppe, deren Aktivität miteinander steigt und fällt.
Nicht alles entsteht dort: Flavonoide fehlen in den Drüsenhaaren nach der Übersicht in Frontiers. Was Terpene chemisch sind, erklärt Terpene erklärt; welche dieser Stoffe den typischen Geruch prägen, lesen Sie in Woher der Geruch von Hanf kommt.
Woran forscht man noch?
Offen ist vor allem, wie Gene, Zellen und gespeicherte Stoffe im Einzelnen zusammenhängen. Booth und Kollegen fanden zwischen der Aktivität der Terpen-Gene und der Menge der gespeicherten Terpene von fünf geprüften Paaren aus Gen und Stoff nur in einem Fall einen statistischen Zusammenhang, beim Limonen und seinem Enzym. Zager und Kollegen nennen die genetischen Grundlagen der chemischen Vielfalt „derzeit wenig verstanden“ (übersetzt). Wie die Forschung Pflanzen nach solchen Inhaltsstoffen ordnet, beschreibt unser Stück über Chemotypen.
Auch die Zellbiologie ist nicht abgeschlossen. Bei der Minze erörtern Turner und Croteau, wie die Zwischenprodukte zwischen den Bereichen der Zelle wandern und wie das Öl in den Speicherraum gelangen könnte. Die Übersicht in Frontiers regt an, die Kohlenstoff- und Energiebilanz des Hanfs unter verschiedenen Lichtwellenlängen zu untersuchen, um Leistung und Chemie der Drüsenhaare besser zu verstehen. Eine Arbeit von Livingston und Kollegen in The Plant Journal (2020) befasst sich nach ihrem Titel damit, wie Drüsenhaare im Lauf der Blütenentwicklung Gestalt und Stoffgehalt verändern.
Häufige Fragen
Was ist ein Trichom in einfachen Worten?
Ein Trichom ist ein Haar der Pflanzenhaut, also ein ein- oder mehrzelliger Auswuchs der Epidermis. Die Forschung unterscheidet drüsige Trichome, die Stoffe absondern, von nicht drüsigen. Als Aufgaben nennt die Fachliteratur unter anderem den Schutz vor Lichtstress, Hitze und Fraßfeinden.
Welche Drüsenhaare hat Hanf?
Für den Hanf beschreibt die Fachliteratur drei Typen: kopfige gestielte, kopfige sitzende und knollenförmige Drüsenhaare. Die gestielten Drüsenhaare kommen nur in den Blütenbereichen vor, etwa auf den Deckblättern der weiblichen Blüten. Die sitzenden und die knollenförmigen Drüsenhaare finden sich fast an der ganzen oberirdischen Pflanze.
Wo entstehen Cannabinoide und Terpene in der Hanfpflanze?
Cannabinoide und Terpene entstehen beim Hanf in den Drüsenhaaren. Die Drüsenzellen bilden ein Harz und geben es in einen Hohlraum unter der Kutikula ab. Laborstudien zeigen, dass Gene der Terpenbildung in den Köpfchen der Drüsenhaare deutlich stärker aktiv sind als in Geweben ohne Harz.
Was wir nicht wissen
Mehrere Originalarbeiten kennen wir nur aus zweiter Hand: Die Angaben nach Werker, Dayanandan und Kaufman, Hammond und Mahlberg sowie Balcke und Kollegen stammen aus der Übersicht von Desaulniers Brousseau und Kollegen. Die Arbeit von Livingston und Kollegen (2020) kennen wir nur mit Titel und Fundstelle aus dem Literaturverzeichnis einer Arbeit in Nature Plants; der Verlagsserver war nicht erreichbar. Von Turner und Croteau, McConkey und Kollegen, Günnewich und Kollegen sowie Alahakoon und Kollegen lag uns nur die Kurzfassung vor.
Ohne geöffnete Quelle lassen wir aus: die Brennhaare der Brennnessel, die Öldrüsen des Lavendels und die Frage, wie Haare im Einzelnen vor Verdunstung und UV-Strahlung schützen. Auch in welchem Teil der Drüsenzelle beim Hanf welcher Schritt der Cannabinoidbildung abläuft, konnten wir an keiner Primärarbeit prüfen. Ein Fachgespräch mit einer Botanikerin oder einem Zellbiologen steht aus.
Hinweis: Dieser Beitrag informiert über Geschichte, Kultur und Forschungsstand und ruft weder zum Konsum noch zum Erwerb von Cannabis auf. Stand: 15.10.2026.
Quellen
- Desaulniers Brousseau, V., Wu, B.-S., MacPherson, S., Morello, V., Lefsrud, M. (2021): Cannabinoids and Terpenes: How Production of Photo-Protectants Can Be Manipulated to Enhance Cannabis sativa L. Phytochemistry. Frontiers in Plant Science 12, 620021 (öffnet in neuem Tab)
- Zager, J. J., Lange, I., Srividya, N., Smith, A., Lange, B. M. (2019): Gene Networks Underlying Cannabinoid and Terpenoid Accumulation in Cannabis. Plant Physiology 180(4), 1877–1897 (öffnet in neuem Tab)
- Booth, J. K., Page, J. E., Bohlmann, J. (2017): Terpene synthases from Cannabis sativa. PLOS ONE 12(3), e0173911 (öffnet in neuem Tab)
- Günnewich, N., Page, J. E., Köllner, T. G., Degenhardt, J., Kutchan, T. M. (2007): Functional Expression and Characterization of Trichome-Specific (-)-Limonene Synthase and (+)-α-Pinene Synthase from Cannabis sativa. Natural Product Communications 2(3) (Kurzfassung) (öffnet in neuem Tab)
- Turner, G. W., Croteau, R. (2004): Organization of Monoterpene Biosynthesis in Mentha. Immunocytochemical Localizations of Geranyl Diphosphate Synthase, Limonene-6-Hydroxylase, Isopiperitenol Dehydrogenase, and Pulegone Reductase. Plant Physiology 136(4), 4215–4227 (Kurzfassung) (öffnet in neuem Tab)
- McConkey, M. E., Gershenzon, J., Croteau, R. B. (2000): Developmental Regulation of Monoterpene Biosynthesis in the Glandular Trichomes of Peppermint. Plant Physiology 122(1), 215–224 (Kurzfassung) (öffnet in neuem Tab)
- Alahakoon, U., Adamson, J., Grenkow, L., Soroka, J., Bonham-Smith, P., Gruber, M. (2016): Field growth traits and insect-host plant interactions of two transgenic canola (Brassicaceae) lines with elevated trichome numbers. The Canadian Entomologist 148(5), 603–615 (Kurzfassung und Literaturverzeichnis) (öffnet in neuem Tab)
- Watts, S. et al. (2021): Cannabis labelling is associated with genetic variation in terpene synthase genes. Nature Plants 7 (Literaturverzeichnis, Verweis auf Livingston et al. 2020) (öffnet in neuem Tab)