Zum ersten Mal ist es Forschern gelungen, durch Eingriffe in das pflanzliche Hormonsystem Pflanzen zu erzeugen, die weniger Nährstoffe und weniger Wasser zum Gedeihen brauchen. Eine Absenkung des Hormons Cytokinin förderte das Wurzelwachstum und ermöglichte es den Pflanzen, Nährstoffe im Boden besser zu erschließen und Trockenperioden besser zu überstehen. Die Optimierung des Wurzelsystems von Nutzpflanzen könnte eine wichtige Stellschraube für eine weniger ressourcenverbrauchende und damit nachhaltige Landwirtschaft sein
Lassen sich Pflanzen entwickeln, die weniger Dünger benötigen, mit wenig Wasser gut gedeihen und hohe Erträge erbringen? Diese Frage beschäftigt Pflanzenforscher und Züchter nicht erst, seitdem sich der globale Klimawandel bemerkbar macht. Dieser gibt der angewandten Pflanzenforschung allerdings zusätzliche Dringlichkeit. Wissenschaftlern des Dahlem Centre of Plant Sciences an der Freien Universität Berlin, ist es nun gelungen, das Wurzelwachstum von Pflanzen so zu verändern, dass die Pflanzen Nährstoffe im Boden besser erschließen und Trockenperioden besser überstehen können.
Hormon Cytokinin entscheidend für Effektivität der Wurzel
Entwicklungsbiologen um Professor Thomas Schmülling und Juniorprofessor Tomás Werner aus der Angewandten Genetik an der Freien Universität konnten zeigen, dass das pflanzliche Hormon Cytokinin zentrale Aufgaben bei der Regulation des Wurzelwachstums übernimmt. Das Forscherteam wies nach, dass in ihrem Cytokiningehalt veränderte Pflanzen mehr Mineralstoffe im Spross anreichern und gegen Dürre resistenter sind. In einer Publikation in der renommierten Fachzeitschrift „Plant Cell“ beschreiben die Wissenschaftler die Herstellung von Pflanzen, die ein verstärktes Wurzelsystem bilden. Dies ließ sich durch die gezielte Absenkung der Konzentration von Cytokinin in der Wurzel erreichen.
Weg zu einer ressourcenschonenderen Landwirtschaft
Es ist das erste Mal, dass durch einen Eingriff in das pflanzliche Hormonsystem das Wurzelwachstum in ganzen Pflanzen angeregt werden konnte. Die Forschungsergebnisse, die an Modellpflanzen erzielt wurden, könnten eine große Bedeutung für die Anwendung in der Landwirtschaft haben. Es ist vor allem der Mangel an Wasser und Nährstoffen, der auf dem Acker das Pflanzenwachstum und den Ertrag begrenzt. Lebenswichtige Nährstoffe für das pflanzliche Wachstum wie Phosphat und Nitrat müssen durch Düngung zugeführt werden.
Das ist energieintensiv, teuer und beeinträchtigt die Umwelt, beispielsweise durch Überdüngung von Gewässern. Für die landwirtschaftliche Produktion von Pflanzen werden weltweit etwa 75 Prozent des Frischwassers eingesetzt. Die Optimierung des Wurzelsystems von Nutzpflanzen könnte eine wichtige Stellschraube für eine weniger ressourcenverbrauchende und damit nachhaltige Landwirtschaft sein.
(Freie Universität Berlin, 21.03.2011 – NPO)
