Wie Pflanzen Phosphat erkennen Forschende der Uni Bonn und des IPK in Gatersleben identifizieren bisher unbekannten Mechanismus
Eine aktuelle Studie der Universität Bonn und des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben beleuchtet den Mechanismus, mit dem Pflanzen erkennen, ob der Nährstoff Phosphat in ausreichender Menge vorliegt. Diesen Mechanismus aktivieren Pflanzen auch, um Phosphat zu mobilisieren und aufzunehmen. Das Enzym ITPK1 spielt dabei eine besondere Rolle. Die Forschenden fanden außerdem heraus, dass die Stoffgruppe der beteiligten Signalmoleküle sehr empfindlich auf Phosphat reagiert und die von dieser Stoffgruppe ausgehende Regulation nicht nur in Pflanzen, sondern auch in menschlichen Zellen stattfindet. Die Ergebnisse könnten langfristig zur Züchtung neuer Sorten führen, die mit weniger Phosphatdünger auskommen. Die finale Fassung der Studie ist jetzt in der Fachzeitschrift „Molecular Plant“ erschienen.
Phosphat ist ein essenzieller Nährstoff für alle Lebewesen. Gleichzeitig sind seine Ressourcen auf der Erde begrenzt und nicht erneuerbar – Schätzungen zufolge können die zur Herstellung von Düngern geeigneten Phosphatvorkommen in den kommenden 300 Jahren aufgebraucht sein. Wenn von Phosphat die Rede ist, dürfte aber noch ein weiteres Problem in einigen Köpfen auftauchen: In der Landwirtschaft eingesetztes Phosphat kann durch seine Weitergabe in Gewässer dazu führen, dass aquatische Ökosysteme, also Flüsse, Seen und Ozeane, akut bedroht werden. Der Grund: Ein erhöhter Nährstoffgehalt in den Gewässern, Eutrophierung genannt, kann zu übermäßigem Algenwachstum und schließlich zu Sauerstoffmangel in den Ökosystemen führen.
Würde man es schaffen, Phosphat in der Landwirtschaft ohne negative Auswirkungen auf die Erträge zu reduzieren, hätte das also zwei Vorteile. Zum einen könnte am Abbau von Phosphat gespart werden, zum anderen würde weniger Phosphat in die Ökosysteme wie Seen und Meere gelangen. Um das zu erreichen, arbeiten Forschende an Strategien, Nutzpflanzen phosphateffizienter zu machen. Das bedeutet, dass die Pflanzen Phosphat besser mobilisieren, aufnehmen und bei Bedarf recyceln können [...]
Auf dem Weg zur nachhaltigen Nutzpflanzenproduktion
„Die Ergebnisse dieser und weiterer Studien haben weitreichende Konsequenzen für unser Verständnis, wie Organismen Phosphatmangel erkennen und wie physiologische Antworten in Abhängigkeit des Energiestatus generiert werden“, sagt Prof. Dr. Gabriel Schaaf vom INRES der Universität Bonn. „Unsere Arbeit liefert darüber hinaus wichtige Erkenntnisse, wie Nutzpflanzen durch neue Züchtungsmethoden, zum Beispiel durch Genomeditierung Phosphat-effizienter gemacht und dadurch umweltfreundlicher und ressourcenschonender angebaut werden können.“
Gabriel Schaaf ist Mitglied des Exzellenzclusters „PhenoRob – Robotik und Phänotypisierung für Nachhaltige Nutzpflanzenproduktion“ und des Transdisziplinären Forschungsbereichs „Innovation und Technologie für eine nachhaltige Zukunft“ der Universität Bonn [...]
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www.schweizerbauer.ch | 04.10.2021
