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Smarte Maispflanze: Locken Maispflanzen über ihre Wurzeln wachstumsfördernde Bakterien an?

Wurzelstruktur in Makro

Das weiß jeder: Pflanzen nehmen Nähstoffe über die Wurzeln auf. Neu ist hingegen die Erkenntnis, dass über sie auch Botenstoffe an den Boden abgegeben werden. Ein internationales Forschungsprojekt der Universität Bonn, der Southwest University in China und anderen untersucht genau dieses Phänomen. Das könnte einen Fortschritt bei der Züchtung neuer Maissorten bedeuten.

Ungewöhnliche Wechselbeziehung

Die Studie zeigt, dass die Maispflanze über ihre Wurzeln spezielle Bakterien im Boden anlockt, die ihr beim Wachstum helfen.

So wurden in der Studie diverse Maissorten unter die Lupe genommen, um zu untersuchen, warum diese unterschiedlich ertragreich sind. Dabei entdeckten die Forscher im speziellen bei der Hochleistungs-Zuchtlinie 787 ein Enzym namens Flavon-Synthase 2.

Diese Sorte erzeugt selbstständig diese Flavonoide und gibt sie über ihr Wurzelwerk an den Boden ab.

Dieser Stoff ist normalerweise für die Färbung von Früchten und Blüten verantwortlich, im Erdboden jedoch bewirken sie die Anreicherung von Bakterien im Wurzelbereich.

Diese sind im Gegenzug dafür verantwortlich, dass sich Seitenwurzeln entwickeln. Durch diese zusätzlichen seitlichen Verzweigungen kann die Maispflanze mehr Stickstoff aus der Umgebung binden. So erhöht sich das Wachstum gerade bei geminderter Stickstoff-Versorgung.

Erkenntnisse aus den Versuchen

Im Versuch wurde eine Maissorte mit unterdurchschnittlicher Wuchshöhe in Erde gepflanzt, in der zuvor die Hochleistungssorte gewachsen war. Die minderwertige Sorte entwickelte sich viel besser als zuvor.

Als man die Pflanze jedoch in dieselbe, aber sterilisierte Erde pflanzte, blieb dieser Effekt aus. Die Forscher gehen also davon aus, dass die angereicherten Bakterien der Hochleistungspflanze für das schnelle Wachstum verantwortlich sind.

In einem anderen Versuch konnte man hingegen beweisen, dass dieses Flavonoid für das Wachstum der Seitenwurzeln verantwortlich ist. So gab man das Bakterium zu einer Maissorte, die aufgrund einer Mutation keine seitlichen Wurzeln ausbilden kann. Nach der Zugabe verzweigten sich die Wurzeln der Mutante.

Warum das so ist, konnte bisher noch nicht erklärt werden. Was aber jetzt schon klar ist, ist dass die Pflanze mit einem Stickstoffmangel viel besser zurechtkam als herkömmliche Sorten.

Stickstoff ist der Schlüssel

Normalerweise muss man Mais durch künstliche Düngung Stickstoff hinzufügen. Das Problem dabei ist jedoch, dass Substanzen des Düngers mit dem Regen in Gewässer und somit ins Grundwasser gelangen.

Außerdem gelangen sie als Stickoxid oder Ammoniak-Gas in die Atmosphäre und so zum Treibhauseffekt begünstigen. Allein die Produktion von chemischen Düngemitteln erfordert unglaublich viel Energie. Zur Erzeugung von einem Kilo Stickstoff werden in etwa zwei Liter Erdöl verbraucht.

Mit diesen bereits gewonnenen Kenntnissen, könnte man Sorten züchten, die sich aufgrund der selbsterzeugten Mikroorganismen alleine mit Stickstoff versorgen. Dadurch könnte man einen großen Beitrag zur Umweltentlastung beitragen.

Fazit

Klar ist aus dieser Studie geworden, dass die Pflanze selbst in der Lage ist, sich an die Bedingungen des Bodens anzupassen. Dieser wichtige Aspekt ist bei den Züchtungen bisher aber nicht berücksichtigt worden.

Leider ist die Kommunikation zwischen Mikroorganismen und Wurzeln noch nicht hinreichend erforscht. Diese Art von Forschung wird momentan gefördert. So ist es hoffentlich bald möglich, Sorten zu züchten, die ertragreicher und nährstoffreicher sind, indem sie ihre Wechselwirkung mit nützlichen Bodenorganismen ausnutzen und weniger Dünger benötigen.

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