Knollen, Zwiebeln und Wurzeln

von

Kartoffeln

Unterirdische Pflanzenorgane: Morphologie, Systematik und Nutzung

Unterirdische Pflanzenorgane dienen der vegetativen Vermehrung, der Speicherung von Wasser und Assimilaten sowie der Verankerung im Substrat. Sie bieten Schutz vor abiotischen und biotischen Stressfaktoren. Diese Organe differenzieren sich anatomisch in Knollen, Zwiebeln, Wurzeln und Rhizome.

1. Knollen

Knollen sind fleischig verdickte Speicherorgane. Anatomisch handelt es sich um Metamorphosen der Sprossachse, der Wurzel oder des Hypokotyls. Sie fungieren primär als Überdauerungsorgane (Geophyten).

Morphologie: Es handelt sich um lokal begrenzte Verdickungen. Bei einigen Taxa sind sie von einem sekundären Abschlussgewebe (Periderm) umgeben. Botanisch wird unterschieden zwischen Sprossknollen (aus Sprossgewebe), Wurzelknollen (aus Wurzelgewebe) und Hypokotylknollen (aus dem Keimstängel).

Beispiele für knollenbildende Pflanzen:

  • Alpenveilchen (Cyclamen) – Hypokotylknolle
  • Dahlie (Dahlia) – Wurzelknolle
  • Gladiole (Gladiolus) – Sprossknolle
  • Herbstzeitlose (Colchicum autumnale) – Sprossknolle
  • Kartoffel (Solanum tuberosum) – Sprossknolle
  • Scharbockskraut (Ficaria verna) – Wurzelknollen
  • Topinambur (Helianthus tuberosus) – Sprossknolle

2. Zwiebeln

Zwiebeln sind gestauchte, unterirdische Sprossachsen, deren fleischig verdickte Niederblätter als Speicherorgane dienen.

Morphologie: Die Basis bildet eine stark verkürzte, scheibenförmige Sprossachse (Zwiebelkuchen). An dieser inserieren dicht gepackte Zwiebelschuppen, welche Assimilate und Wasser speichern. Aus dem apikalen Meristem (Vegetationskegel) treibt der neue Laubspross aus.

Beispiele für zwiebelbildende Pflanzen:

  • Bärlauch (Allium ursinum)
  • Frühlingsknotenblume (Leucojum vernum)
  • Knoblauch (Allium sativum)
  • Küchenzwiebel (Allium cepa)
  • Lauch (Allium porrum) – schwach ausgeprägte Zwiebel
  • Doldiger Milchstern (Ornithogalum umbellatum)
  • Kleines Schneeglöckchen (Galanthus nivalis)

3. Wurzeln und Rüben

Die Wurzel (Radix) ist das basale Pflanzenorgan zur Verankerung im Substrat sowie zur Absorption von Wasser und gelösten Nährsalzen.

Morphologie: Das allorhize Wurzelsystem dicotyler Pflanzen besteht aus einer Primärwurzel und abzweigenden Seitenwurzeln. Die Wurzelhaare (rhizodermale Trichome) bewirken eine Oberflächenvergrößerung für die Stoffaufnahme.

Speicherwurzeln/Rüben: Eine Rübe entsteht durch das sekundäre Dickenwachstum der Hauptwurzel und des Hypokotyls. Es handelt sich um ein massives Speicherorgan.

Beispiele für Pflanzen mit Rübenbildung:

  • Karotte (Daucus carota subsp. sativus)
  • Gewöhnlicher Meerrettich (Armoracia rusticana)
  • Pastinake (Pastinaca sativa)
  • Rettich (Raphanus)
  • Rote Bete (Beta vulgaris subsp. vulgaris)
  • Zuckerrübe (Beta vulgaris subsp. vulgaris, Altissima-Gruppe)

4. Rhizome (Wurzelstöcke)

Rhizome sind plagiotrop (horizontal) wachsende, verdickte Sprossachsen. Sie verlaufen meist unterirdisch oder dicht an der Bodenoberfläche.

Morphologie: Rhizome weisen, im Gegensatz zu Wurzeln, die typische Sprossgliederung in Nodien (Knoten) und Internodien auf. An den Nodien bilden sich sprossbürtige Wurzeln (Adventivwurzeln) sowie orthotrope (aufrecht wachsende) Laubtriebe. Sie dienen der Speicherung und der klonalen Ausbreitung.

Beispiele für rhizombildende Pflanzen:

  • Gefleckter Aronstab (Arum maculatum)
  • Große Brennnessel (Urtica dioica)
  • Gewöhnlicher Giersch (Aegopodium podagraria)
  • Maiglöckchen (Convallaria majalis)
  • Vielblütige Weißwurz (Polygonatum multiflorum)

5. Nutzung durch den Menschen

5.1 Ernährung

  • Kohlenhydratquellen: Knollen (Solanum tuberosum) und Rüben werden thermisch verarbeitet als Grundnahrungsmittel genutzt. Sie sind reich an Stärke (Kartoffel) oder Saccharose (Zuckerrübe).
  • Gemüse: Rüben von Daucus carota oder Pastinaca sativa werden roh oder gekocht konsumiert.
  • Würzmittel: Arten der Gattung Allium enthalten flüchtige schwefelhaltige Verbindungen (Alliine), die enzymatisch in geschmacks- und geruchsaktive Stoffe (Allicin) gespalten werden.

5.2 Pharmazeutische Verwendung

  • Teufelskralle (Harpagophytum procumbens): Die sekundären Speicherwurzeln enthalten Iridoidglykoside (Harpagosid). Indikation: supportive Therapie bei degenerativen Erkrankungen des Bewegungsapparates.
  • Ingwer (Zingiber officinale): Das Rhizom (Zingiberis rhizoma) enthält ätherische Öle und Scharfstoffe (Gingerole). Indikation: Antiemetikum und Spasmolytikum.
  • Kava-Kava (Piper methysticum): Der Wurzelstock enthält Kavapyrone mit sedierender Wirkung. Aufgrund belegter Hepatotoxizität (Lebertoxizität) ist die medizinische Zulassung in zahlreichen Staaten stark reglementiert oder widerrufen.

6. Toxikologische und hygienische Aspekte

  • Toxizität: Unterirdische Organe zahlreicher Wildpflanzen akkumulieren toxische Sekundärmetabolite (z. B. Alkaloide, Herzglykoside). Eine gesicherte botanische Determination ist obligatorisch.
  • Lebensmittelhygiene und Zubereitung: Geerntete Organe sind von Substratresten zu reinigen. Zur Reduktion thermolabiler oder schalenassoziierter Toxine (z. B. Steroidalkaloide wie Solanin bei ergrünten Kartoffelknollen) sind artspezifische Vorbereitungen (Schälen, Erhitzen) erforderlich.
Reihe „Wurzelsysteme“ – Teil 1/5