Pflanzen an den Wurzeln stärken

Entwicklungsbiologen der Freien Universität haben Pflanzen mit einem größeren Wurzelsystem entwickelt, die mehr Mineralstoffe im Spross anreichern und gegen Dürre resistenter sind

Nr. 72/2011 vom 17.03.2011

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. Der gibt dieser angewandten Pflanzenforschung allerdings zusätzliche Dringlichkeit. Wissenschaftlern des Dahlem Centre of Plant Sciences, einer Focus Area 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.

Entwicklungsbiologen um Professor Dr. Thomas Schmülling und Juniorprofessor Dr. Tomáš 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 derart 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. 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.

In einer Forschungsgruppe des Dahlem Centre of Plant Sciences untersuchen Entwicklungsbiologen und Molekularbiologen nun zusammen mit Ökologen, welche Auswirkungen verstärktes Wurzelwachstum auf die Interaktion von Pflanzen mit anderen Lebewesen im Boden hat. Thomas Schmülling leitet hierzu ein internationales Konsortium mit Partnern in Deutschland, Frankreich und Spanien. Im Verbundprojekt „ROOT – Root enhancement for crop improvement“ untersuchen die Forscher, ob die Ergebnisse der Grundlagenforschung zur Regulation der Wurzelarchitektur auf Nutzpflanzen übertragbar sind und welchen wirtschaftlichen und ökologischen Nutzen die angestrebten Verbesserungen haben. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der transnationalen Pflanzengenomforschung für zunächst drei Jahre mit insgesamt 1,5 Millionen Euro gefördert.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Thomas Schmülling, Dahlem Centre of Plant Sciences, Freie Universität Berlin, Telefon: 030 / 838-55808, E-Mail: thomas.schmuelling@fu-berlin.de

Im Internet

www.dcps.fu-berlin.de