Ein Pilz-Freund fürs Leben

Reis ist ein Grundnahrungsmittel für Milliarden von Menschen weltweit. Während etwa 80% aller Pflanzen von symbiotischen Beziehungen mit Pilzen profitieren, ist der Reis bislang auf sich allein gestellt. Mit Hilfe der Wissenschaft könnten Pilze bald auch mit Reispflanzen Symbiosen eingehen und diese so bei ihrem Wachstum mit zusätzlichen Nährstoffen unterstützen.

Symbiosen sind die Win-Win-Situation im Tier- und Pflanzenreich. Sie bringen Vorteile für beide Partner, den größeren (Wirt) ebenso wie für den kleinen (Symbiont). Mehr als 80% aller Pflanzenarten auf der Erde leben in Symbiose mit Mykorrizapilzen. Im Tausch gegen Zucker helfen die Pilze den Pflanzenwurzeln, Nährstoffe aus dem Boden aufzunehmen. Die Extradosis Nährstoffe lässt die Pflanzen schneller wachsen und kräftiger werden. 

Reispflanzen leben nicht in Symbiosen mit Pilzen und erhalten daher auch keine Extra-Nährstoffe von diesen. Schweizer Wissenschaftler erforschen derzeit, warum dies so ist. Sie untersuchten Pilzsporen des Mykorrhizapilzes Glomus intraradices im Labor und fanden heraus, dass einige Sporen genetisch prädestinierter für eine Symbiose mit Reispflanzen sind. Andere Pilzsporen der gleichen Art sind dies wiederum nicht. In der Natur setzte sich bisher die weniger „Reis freundliche“ genetische Grundausstattung durch.

Man weiß, dass Arbaskuläre Mykorrhizapilze große Populationen von Zellkernen in einer einzigen Spore enthalten. So enthält eine einzige Pilzspore mehrere hundert unterschiedliche Kerne mit einem eigenen und spezifischen Kerngenom. Die Vielfalt von Möglichkeiten, aber auch der immense Umfang einer kombinatorischen Züchtung, wird dadurch deutlich. Genetisch bedeutet dies, dass sich Nachkommen durch die zufällige Verteilung dieser Kernpopulation von ihrer Elterngeneration unterscheiden. Aber auch eine zweite Möglichkeit, die der sexuellen Vermehrung zwischen Mykorrhizen, erhöhte die genetische Vielfalt weiter. 

Im Laborversuch kultivierten die Forscher einzelne Pilzsporen, die sie zuvor auf Feldern gesammelt hatten. Aus den gereiften Pilzen wurden dann wiederum einzelne Sporen extrahiert und diese dann in weiteren drei Generationen gezüchtet. Im nächsten Schritt brachten die Wissenschaftler die Sporen der drei verschiedenen Pilz-Generationen mit Reispflanzen zusammen. Es zeigte sich, dass die Pilze der dritten Generation die Reispflanzen bis zu fünfmal schneller wachsen ließen, als die der Ausgangspopulation. 

Warum nur die dritte Pilzgeneration diese erstaunliche Wirkung zeigte, können die Wissenschaftler derzeit nur vermuten. Vielleicht ist die größere genetische Variabilität der gezüchteten Enkelgeneration eine Ursache hierfür. Diese und weitere Fragen wollen die Wissenschaftler nun in weiteren Laboruntersuchungen klären.  

Bis zu Freilandversuchen ist es noch ein langer Weg. Gelingt es den Forschern jedoch Pilze durch genetische Manipulation dazu zu bringen, die Erträge von Nutzpflanzen wie z.B. von Reis zu steigern, eröffnet dies gute Chancen für eine bessere Versorgung der wachsenden Weltbevölkerung mit Grundnahrungsmitteln. Das Potenzial einer markerbasierten, gezielten züchterischen Bearbeitung nicht nur der Nutzpflanzen, sondern auch der Mykorrhiza-Symbionten wurde deutlich. Im nächsten Jahr will das Forscherteam die Auswirkung des Pilzes auf andere wichtige Nahrungsmittelpflanzen wie z.B. Maniok unter die Lupe nehmen.