An der Wurzel geforscht

Hohe Erträge in der Landwirtschaft sind der Schlüssel zur weltweiten Ernährungssicherung. Tübinger Max-Planck-Forscher haben nun am unteren Ende der Pflanze geforscht und neue Erkenntnisse über die Wurzelbildung erhalten. Dieses Wissen könnte die Grundlage für die Züchtung ertragsreicherer Sorten bilden.

Ohne Wurzeln geht bei der Pflanze gar nichts! Sie ermöglichen über die Wasser- und Nährstoffaufnahme aus dem Boden das Wachstum und die spätere Blüten- und Früchtebildung. Je effektiver sie arbeiten, desto kräftiger kann die Pflanze werden und so zu höheren Ernteerträgen führen. Der Klimawandel wird in den nächsten Jahrzehnten voraussichtlich zu vermehrter Wasserknappheit und nährstoffärmeren Böden führen. Die gleichzeitig stark wachsende Bevölkerung erfordert die Produktion von immer mehr Nahrungsmitteln, die nur über ertragsreiche Ernten gesichert werden kann. Die Arbeitskraft der Wurzel wird in Zukunft daher stark gefordert sein. 

Bevor neue Züchtungen die Wurzeln noch fleißiger werden lassen, muss zunächst der Mechanismus der Wurzelentwicklung bei Pflanzen verstanden werden. Wissenschaftler um Gerd Jürgens am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen haben sich zusammen mit Kollegen aus Belgien intensiv mit der Frage beschäftigt, wie sich während des Wachstums Seitenwurzeln an der Hauptwurzel entwickeln. Sie haben nun herausgefunden, dass mit dem wachstumsfördernden Pflanzenhormon Auxin behandelte Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) in Kombination mit einer erhöhten Zellzyklusaktivität verstärkt Seitenwurzeln ausbildet. Zudem haben sie zwei Proteine nachgewiesen, die normalerweise die Embryoentwicklung – also die Entwicklung der befruchteten Samenzelle bis zur Keimung – steuern. Sie fanden heraus, dass die beiden Proteine auch eine Rolle bei der Verzweigung der Wurzeln spielen. 

Die Wissenschaftler hoffen nun, dass dieses Wissen über ein verbessertes und verstärktes Wurzelwachstum zukünftig genutzt werden kann, um Pflanzen zu züchten, die auch auf minderwertigen, trockenen Böden mit reduziertem Düngemitteleinsatz wachsen. In Veränderungen der Architektur von Kulturpflanzen sehen Wissenschaftler eine Möglichkeit diese besser an den Klimawandel anzupassen. Aber auch ein effizienterer Umgang mit Ressourcen wie z.B. Wasser oder mit Nährstoffen wie Stickstoff oder Phosphor wird möglich.