Kaliumausstrom der Wurzel uninteressant

Bei Weizen und Gerste kann die Menge an ausströmenden Kaliumionen bei kurzzeitig erhöhtem Salzgehalt Auskunft über die Langzeit-Salztoleranz der Pflanze geben. Dass dies bei Reis nicht funktioniert, konnten Wissenschaftler nun zeigen. Stattdessen scheint der Na -Gehalt im Spross ein guter Indikator für die Salztoleranz von Reis zu sein.

Versalzene Böden sind ein globales Problem, welches hauptsächlich auf bewässerten Agrarflächen auftritt. Immerhin ein Drittel der Weltnahrungsmittelproduktion findet auf bewässerten Böden statt. Davon ist etwa die Hälfte von zu viel Salz im Boden betroffen. Im Hinblick auf den zunehmenden Nahrungsbedarf der wachsenden Weltbevölkerung werden salztolerante Pflanzen immer wichtiger.

Kochsalz im Boden stört K -Haushalt der Pflanze

Bei Pflanzen stört ein versalzener Boden vor allem den Kaliumhaushalt. Ohne Kalium ist die Pflanze in vielen Bereichen in ihrem Stoffwechsel gestört: Beim Ladungsaustausch im Zytoplasma, bei der Aktivierung von Enzymen und bei der Aufrechterhaltung des Drucks des Zellsaftes auf die Zellwand (Turgor). Studien zeigten, dass Natriumionen den Transport von Kaliumionen durch die Plasmamembran stören können. 

Kurzzeitiger Kochsalz-Überschuss lässt K aus Wurzeln strömen

Kommen Pflanzen kurzzeitig in Kontakt mit einem sehr salzhaltigen Boden, strömt aus ihren Wurzeln vermehrt Kalium aus. Dieses Phänomen ist seit geraumer Zeit Diskussionsgegenstand in der pflanzenforschenden Wissenschaftsgemeinde. Über den Zusammenhang sind sich die Wissenschaftler allerdings nicht einig. Während manche der Studien diesen Effekt als Ionenkanal-vermittelt (Depolarisation der Membran durch Na ) beschreiben, vermuten andere Forscher, dass der hohe Salzgehalt die Plasmamembran schädige, wodurch verschiedene Zellinhalte, wie auch Kalium, nach außen strömen.

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Gesucht: Indikator für Salztoleranz

Diskutiert wird auch, ob die Menge an ausströmendem Kalium bei kurzzeitigem Kochsalz-Überschuss Auskunft über die Langzeit-Salztoleranz einer Pflanze geben kann. Bislang gibt es dafür keine verlässlichen Indikatoren, was die Züchtung salztoleranter Pflanzen erschwert. Studien an Gerste und Weizen ließen vermuten, dass der durch Kochsalz stimulierte Kaliumausstrom in Wurzeln von Keimlingen ein guter Indikator für die Salztoleranz einer Pflanze sein könnte. Diese Hypothese, überprüften Forscher nun für Reis. Denn Reis gilt als eine der salz-empfindlichsten Feldfrüchte überhaupt. 

Studie an drei Reisarten mit unterschiedlicher Salztoleranz

Für ihre Studie benutzen die Wissenschaftler drei verschiedene Reissorten (Oryza sativa L.), die sich vor allem in ihrer Salztoleranz unterschieden: IR29 ist sehr salzempfindlich, IR72 weist eine mittlere Salztoleranz auf und Pokkali ist salztolerant. Um den Einfluss des Nährmediums auf die Studienergebnisse auszuschließen, ließen sie die Pflanzen auf acht verschiedenen Nährmedien wachsen.

Überraschenderweise war der Kaliumausstrom aus der Wurzel bei keiner der Pflanzen ein verlässlicher Parameter, um die Salztoleranz der Pflanze vorherzusagen. Bei allen drei Reisarten bewirkte ein kurzzeitig erhöhter Salzgehalt das Ausströmen von Kaliumionen – unabhängig davon, wie salztolerant die Pflanze unter Langzeitbedingungen war. Auch die verschiedenen Nährböden, auf denen die Reispflanzen wuchsen, hatten darauf keinen Einfluss. Ein zuverlässiger Indikator für Salztoleranz schien dagegen ein ansteigender Na -Gehalt im Spross der Pflanzen zu sein. Diese Beobachtung hatten bereits andere Forschungsgruppen in Reispflanzen gemacht. Den Grund dafür wollen die Wissenschaftler nun in weiteren Studien klären.