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Was macht Pflanzen tolerant gegenüber Nährstoffschwankungen? Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Technischen Universität München (TUM) und mit Beteiligung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) hat dies am Mikronährstoff Bor untersucht. Dazu analysierten die Forschenden 185 Gendatensätze der Modellpflanze Arabidopsis. Ihr Ziel ist es, die Erkenntnisse dann auf die wichtige Nutzpflanze Raps übertragen zu können.
Bor ist einer der zentralen Mikronährstoffe für das Wachstum und die Fruchtbarkeit vieler Pflanzen. Extremwetterereignisse reduzieren jedoch die Verfügbarkeit des Nährstoffs: Dürre verringert die Aufnahme von Bor, Überschwemmungen schwemmen den Nährstoff aus dem Boden – bei den Pflanzen kommt weniger an. Im Zuge des Klimawandels stellt dieser Mangel einen zusätzlichen Stressor für die Pflanzen dar. Wie tolerant sie auf diese Schwankungen reagieren, entscheidet mit über die Erträge.
Seitlich wachsende Wurzeln erweitern Suchradius
Forschende der TUM haben weltweit 185 Untergruppen der auf Deutsch Acker-Schmalwand genannten Art analysiert und nach Bor-effizienten Pflanzen gesucht. Sieben davon – vor allem jene aus Bor-armen Böden Nordeuropas – konnten auch mit wenig Bor gut wachsen. „Jede dieser Pflanzen kann verschiedene Strategien entwickelt haben, um mit Bor-Mangel gut umzugehen“, erklärt Prof. Patrick Bienert, Professor für Crop Physiology an der TUM. Manche können Bor besonders gut aufnehmen, andere nutzen geringe Mengen Bor besser.
In der Analyse des Teams zeigte sich eine Gemeinsamkeit in der Anpassung der Wurzelarchitektur. Wenn wenig Bor vorhanden ist, gehen die Bor-effizienten Pflanzen auf Nahrungssuche: Sie sind in der Lage lange, seitlich ausscherende Wurzeln und vergrößern so ihren Radius zur Nährstoffaufnahme.
Gene für Bor-Effizienz identifiziert
Die genetischen Mechanismen, die die Bor-Effizienz in Pflanzen steuern, sind noch wenig bekannt. In ihrer Arbeit identifizierten die Forschenden Genregionen, die für die Bor-Nutzung und Aufnahme in Wurzel und Spross zuständig sind. Diese Erkenntnisse könnten helfen, nährstoffresiliente Pflanzen zu züchten.
Übertragung auf Nutzpflanzen
Aufbauend auf diesen Ergebnissen untersuchen die Forschenden nun die Nutzpflanze Raps. Da Raps wie Arabidopsis ein Kreuzblütler ist, sind die Forschenden optimistisch, die gewonnenen Erkenntnisse übertragen zu können und bald vielversprechende Ergebnisse zu erhalten.
„Nutzpflanzen sind meist empfindlicher gegenüber abiotischen Stressoren, wie zum Beispiel schwankender Zufuhr von Mikronährstoffen“, erklärt Patrick Bienert. „Wir möchten besonders effiziente Raps-Individuen finden, ihre Strategien identifizieren und anschließend diese Merkmale in die Linien hineinzüchten, die einen hohen Ertrag liefern. So könnten Pflanzen entstehen, die beides sind – ertragreich und klimaresilienter.“
Prof. Gerd Patrick Bienert
Technische Universität München
Professur für Crop Physiology
patrick.bienert@tum.de
Alcock TD, Bienert MD, Junker A et al. Arabidopsis thaliana exhibits wide within-species variation in tolerance to boron limitation and root and shoot trait resilience associate with a pleiotropic locus. New Phytologist. 2025. https://doi.org/10.1111/nph.70570
https://www.tum.de/aktuelles/alle-meldungen/pressemitteilungen/details/wie-pflan...
Wenn Nährstoffmangel besteht, können besonders effiziente Pflanzen ihre Wurzelarchitektur ändern und ...
Source: Andreas Heddergott / TUM
Copyright: © Andreas Heddergott / TU Muenchen Verwendung frei für die Berichterstattung über die TU München unter Nennung des Copyrights
Criteria of this press release:
Journalists
Nutrition / healthcare / nursing, Zoology / agricultural and forest sciences
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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