Die Wurzeln sind die am meisten unterschätzten Teile einer Pflanze, obwohl sie über die Wasser- und Nährstoffaufnahme das Wachstum und die spätere Blüte überhaupt erst ermöglichen. Tübinger Max-Planck-Forscher haben nun eine Erklärung dafür gefunden, wie die Wurzelbildung in Pflanzen gesteuert wird und berichten darüber in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS).
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Danach führt das Pflanzenhormon Auxin in Kombination mit einer erhöhten Zellzyklusaktivität zu einem verstärkten Wurzelwachstum bei der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana. Diese Ergebnisse könnten genutzt werden, um Pflanzen zu züchten, die trotz Nährstoff- und Wasserarmut schnell wachsen und hohe Erträge liefern.
Neue grüne Revolution
Bereits vor etwa zweihundert Jahren prophezeite der britische Ökonom Thomas Robert Malthus, dass eine kontinuierlich wachsende Weltbevölkerung früher oder später mit Hungersnöten, Krankheiten und einer erhöhten Todesrate konfrontiert werden wird. Heute stehen wir vor der Herausforderung, ausreichend Nahrung für eine ständig wachsende Weltbevölkerung bereitzustellen. Dies wird eine Erhöhung der Nahrungsmittelproduktion erfordern, die die der letzten Jahrzehnte übersteigt. Um das zu erreichen, benötigen wir eine neue grüne Revolution: Pflanzen, die auf nährstoffarmen und trockenen Böden wachsen und dennoch hohe Erträge liefern.
Bei Pflanzen denkt man normalerweise zunächst an Blätter, bunte Blüten und mehr oder weniger schmackhafte Früchte, jedoch nur selten an die unter der Erde verstecken Wurzeln. Der das Leben oberhalb des Erdbodens überhaupt erst ermöglichende Pflanzenteil, das Wurzelsystem, besteht aus einer Hauptwurzel von der viele Seitenwurzeln „abzweigen“. Ohne Wurzeln könnten die meisten Pflanzen weder Wasser noch Nährstoffe aufnehmen noch sich im Boden verankern oder mit bestimmten symbiotischen Organismen interagieren.
Pflanzenhormon Auxin im Visier
Auf früheren Beobachtungen aufbauend, haben Wissenschaftler des Tübinger Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie zusammen mit Kollegen aus Belgien heraus gefunden, dass die Kombination aus einer erhöhten Zellzyklusaktivität und dem Pflanzenhormon Auxin, die Ausbildung von Seitenwurzeln bei der Ackerschmalwand fördert. Des Weiteren haben sie nachgewiesen, dass zwei Proteine, die ausschlaggebend für die Embryoentwicklung sind, ebenfalls eine Rolle bei der Verzweigung der Wurzeln spielen.
Damit konnten die Wissenschaftler erstmals zeigen, dass die Reaktion auf das Pflanzenhormon Auxin in einzelnen, aufeinanderfolgenden Schritten stattfindet.
Bald bessere Ernten?
„Dieses Wissen über ein verbessertes und verstärktes Wurzelsystem ist ein wichtiger Schritt, um die Ernährung der Weltbevölkerung zu sichern. Es hilft die Ernte zu steigern und stärkt die Rolle der Pflanze als Energielieferant“, sagt Ive De Smet. „Da Wasser, Stickstoff und Phosphor oft nur begrenzt vorhanden sind, ermöglicht ein Wurzelsystem, das Nährstoffe effektiver aufnehmen und speichern kann, einen reduzierten Düngemitteleinsatz auf minderwertigen Böden“, fügt der Biologe hinzu.
(idw – Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, 28.01.2010 – DLO)
