Signale aus der Membran

Was treibt Wurzeln zur Nährstoffaufnahme an?

Die meisten Pflanzen gedeihen in der Natur nur dank einer Symbiose mit Bodenpilzen, der so genannten Mycorrhiza. Das griechische Wort steht für Pilzwurzel, die von der Pflanze Zucker erhält, den diese mit Hilfe des Sonnenlichtes generiert. Im Gegenzug liefert die Pilzwurzel der Pflanze Wasser und Mineralstoffe aus dem Boden. Die Mycorrhiza kann mit ihren feinen Fäden Bodenporen erschließen, die für die Pflanzenwurzel unerreichbar bleiben.

Mycorrhiza-Forschung
Die Pilzwurzel ist für das Wachstum vieler Kulturpflanzen verantwortlich und daher ein wichtiger Bestandteil für die Erhaltung der Biodiversität. Französische Forscher des UMR Plante-Microbe-Environnement am INRA in Dijon wollen mit Hilfe der mikroskopisch kleinen Pilze, den Glomeomycota, den Mineraldüngerverbrauch senken. Außerdem regen die Pilze den Abwehrmechanismus der Pflanzen an, so dass sie resistenter gegen Krankheiten und Stress sind. Porree mit Mycorrhiza ist drei mal kräftiger als ohne Pilzwurzel. „Die Süßkartoffel aus China, die mit diesen Pilzen behandelt wurde, hat einen höheren Gehalt an Karotin und die Zwiebeln aus dem Departement Côte-d´Or weisen eine Erhöhung ihrer Schwefelzusammensetzung auf“, berichtete Dr. Vivienne Gianinazzi-Pearson. Die Franzosen hoffen, durch ihre Forschung Marktnischen zu entdecken, die Pilze ohne Wirtspflanzen zu kultivieren, aus denen Granulate für den Ackerbau entstehen. Der Düngemittelaufwand würde sich um das drei- bis vierfache senken.
2001 hatte ein Team um Prof. Marcel Bucher an der ETH Zürich bereits das Pflanzengen entdeckt, das für die Aufnahme von Phosphat in die mycorrhizierte Wurzel verantwortlich ist.

Überraschendes Signal
Jetzt hat Prof. Bucher, der seit November 2006 an der Universität Köln arbeitet, das auslösende Signal gefunden, dass das Gen in der pilzbesiedelten Wurzel aktiviert und damit Phosphor aufnimmt. Es ist das Lysophosphatidylcholin (LPC) und ist ein Abbauprodukt des universellen Membranstoffs Phosphatidycholin. Unbekannt ist der Stoff den Forschern nicht. Er ist Medizinern als Signalstoff für die Entstehung entzündlicher Krankheiten bekannt.
Diese Entdeckung hilft das Geflecht zwischen Pflanzen und Mycorrhiza besser zu verstehen, um die Nährstoffeffizienz bei Kulturpflanzen zu verbessern. Ein Einsatz in der Landwirtschaft, so die Forscher, können den Einsatz von teuren und energieintensiven Düngern reduzieren und einen Beitrag zur Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit leisten.

Lesestoff:
Der Originalbeitrag zur Entdeckung des Signalstoffes ist in Science erschienen: David Drissner, Gernot Kunze, Marcel Bucher et al.: Lyso-Phosphatidylcholine Is a Signal in the Arbuscular Mycorrhiza Symbiosis, Science 12 October 2007, DOI: 10.1126/science.114658

roRo, Foto: D. Drissner / ETH Zürich: Geöffnete Spore eines arbuskulären Mykorrhizapilzes mit freigesetztem Lipidtropfen