Hoffnung für trockene Regionen durch salzresistenten Maishybrid

15.04.2010 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Dürre bedroht die Landwirtschaft. (Quelle: © iStockphoto.com/ Susan Stewart)
Dürre bedroht die Landwirtschaft. (Quelle: © iStockphoto.com/ Susan Stewart)

Auf versalzenen Böden lassen sich Kulturpflanzen nur schlecht oder gar nicht anbauen. Vor allem in trockenen Gebieten, die ohnehin mit hohen Ernteausfällen durch Dürreperioden kämpfen, stellt das Phänomen ein grundsätzliches Problem dar. Ein mit konventionellen Methoden gezüchteter salzresistenter Maishybrid lässt nun auf bessere Erträge in diesen Regionen hoffen.

Die Böden in trockenen Regionen versalzen aus zwei Gründen. Einerseits gelangen natürlicherweise gelöste Salze mit dem Verdunstungssog an die Bodenoberfläche und reichern sich im fruchtbaren Boden an. Salzempfindliche Kulturpflanzen lassen sich auf diesen Böden kaum anbauen. Zusätzlich können Bewirtschaftungsmaßnahmen, vor allem falsche Bewässerungsmethoden zur Versalzung der Böden führen. In der Folge sind diese Felder für die Landwirtschaft verloren. Doch bei steigender Weltbevölkerung und entsprechend steigendem Nahrungsmittelbedarf müssen Lösungen gefunden werden, um auch dieses Land wieder nutzbar zu machen. Neben der Wiederherstellung der Bodenfruchtbarkeit liegt die Züchtung salzresistenter Pflanzen nahe, die auch auf versalzenen Böden wachsen.

Mit konventionellen Züchtungsmethoden gelang es nun Wissenschaftlern vom Institut für Pflanzenernährung an der Universität Gießen einen solchen salzresistenten Maishybrid zu entwickeln. Die Grundlage für diesen Erfolg war die Erforschung der begrenzenden Wachstumsprozesse innerhalb der Pflanzen. Diese Erkenntnisse wurden dann auf die Züchtung der salzresistenten Sorte angewandt.

Die Forscher fanden heraus, dass der Salzstress, dem die Maispflanzen in versalzenen Böden ausgesetzt sind, in zwei Phasen aufgeteilt werden kann. In der ersten Phase unterliegt die Pflanze dem osmotischen Stress. Das bedeutet, dass der höhere Salzgehalt im Boden eine stärkere Bindung des Wassers im Boden bewirkt, sodass die Wurzeln Wasser nur schwer aufnehmen können. In der zweiten Phase ist die Pflanze der Natriumtoxizität ausgesetzt, das heißt die verstärkte Aufnahme von Natriumionen  wirkt toxisch auf die Pflanze. Die Forscher schlossen aus diesen Erkenntnissen, dass eine salzresistente Maispflanze mehrere Eigenschaften aufweisen muss, um in salzreichem Milieu überleben zu können. Sie muss trotz hoher Salzkonzentrationen im Boden genügend Wasser über die Wurzel aufnehmen können. Gleichzeitig darf sie Natriumionen nicht aufnehmen bzw. dennoch aufgenommene Ionen nicht zum Spross weiterleiten.

Für die Züchtung kreuzten die Wissenschaftler eine selbst entwickelte Linie, die der Natriumtoxizität widerstehen kann mit ausgewählten Pflanzen, die osmotische Resistenz zeigten. Das Ergebnis war ein salzresistenter Maishybrid, der in Zukunft einen bedeutenden Beitrag zum Anbau von Kulturpflanzen in ariden Regionen leisten könnte. Um das Verständnis der Salzresistenz auszubauen und resistente Pflanzen weiter etablieren zu können, knüpfen zusätzliche Forschungsarbeiten an diesen Erfolg an.

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