Nutzpflanzen impfen statt düngen: So kann Dünger reduziert werden
Wissenschaftler haben ein Enzym entdeckt, das ein „Notprogramm“ in Gang setzt, das mithilfe eines Pilzes den Phosphathaushalt von Nutzpflanzen ausgleicht.
- Beimpfung mit Mykorrhizapilzen
- Symbiose zwischen Nutzpflanzen und Pilzen
- Enzym löst automatisch Ablauf aus
Forscher des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) und der Universität Bonn haben eine Möglichkeit gefunden, Pflanzen mithilfe eines Pilzes bei der Versorgung mit Nährstoffen zu unterstützen. Durch die Beimpfung mit Mykorrhizapilzen können Nutzpflanzen Phosphat besser verarbeiten. So können Landwirte Dünger sparen. Die Wissenschaftler haben einen molekularen Schalter entdeckt, der den Phosphatgehalt in der Pflanze erfasst und dann das Startsignal für oder gegen die Symbiose gibt. Dieser Signalweg könnte künftig genutzt werden, um Pflanzen zu befähigen, die Partnerschaft mit den Bodenpilzen auch dann einzugehen, wenn genügend Phosphat verfügbar ist.
Nutzpflanzen müssen für den „Service“ der Pilze „bezahlen“
Mykorrhizapilze gehen mit Pflanzenwurzeln eine Symbiose ein und verbessern vor allem die Nährstoff- und Wasseraufnahme der Pflanze. Sie bilden ein feines, weitverzweigtes Netz im Boden, das wie eine Verlängerung des Wurzelsystems wirkt und auch schwer erreichbare Bodenbereiche erschließt. Dadurch werden insbesondere Phosphat, Stickstoff sowie weitere Mineralstoffe effizienter verfügbar gemacht. Zusätzlich erhöhen die Pilze die Trockenstresstoleranz der Pflanzen, da sie die Wasseraufnahme verbessern. Die Pilze machen das allerdings nicht „kostenlos“. Die Pflanzen müssen einen Teil ihrer produzierten Kohlenhydrate an die Pilze abgeben.
Enzym löst Programm aus
In Experimenten mit Japanischem Hornklee (Lotus japonicus) konnte das Forschungsteam das Enzym VIH2 als zentralen Schalter für die Ausbildung der Mykorrhiza-Symbiose identifizieren. Dieses Enzym steuert die Bildung sogenannter Inositol-Pyrophosphate. Das sind kleine Signalmoleküle, die der Pflanze den aktuellen Phosphatgehalt anzeigen. Ist wenig Phosphat vorhanden, entstehen nur wenige dieser Signale, wodurch in der Zelle ein „Mangelprogramm“ aktiviert wird. Dazu gehören die Aktivierung von Genen für Phosphatmangel, der Umbau der Wurzeln und die Aufnahme der Symbiose mit Mykorrhizapilzen. Bei ausreichender Phosphatversorgung produziert VIH2 hingegen viele Signalmoleküle, das Mangelprogramm wird abgeschaltet und die Partnerschaft mit den Pilzen entsprechend unterdrückt.
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Foto: Standl (Symbolbild)
