Pilzpartnerschaft macht Weizen nährstoffreicher
Mykorrhizapilze steigern Eisen- und Zinkgehalt
Mikroskopische Aufnahme einer Pflanzenwurzel: Deutlich sichtbar sind die blau eingefärbten Arbuskel-Strukturen und Hyphen eines arbuskulären Mykorrhizapilzes, über die der symbiotische Pilz Nährstoffe wie Phosphor und Spurenelemente an die Pflanze weitergibt. (Bildquelle: © Rajarshi Rit / Wikimedia Commons, CC BY 4.0)
Ein internationales Forschungsteam der University of Adelaide hat gezeigt, dass die Impfung von Weizen mit arbuskulären Mykorrhizapilzen die Aufnahme von Zink und Eisen verbessert – ohne dass dadurch unerwünschte Mengen an Phytinsäure entstehen. Damit könnten Pilze einen nachhaltigen Beitrag zur Bekämpfung weltweiter Mangelernährung leisten. Die Studie zeigt: Höherer Ertrag und bessere Nährstoffqualität schließen sich nicht aus.
Warum Zink für den Menschen so wichtig ist
Zink ist für den menschlichen Körper unverzichtbar: Es unterstützt Wachstum, das Immunsystem, die Fruchtbarkeit und die Wundheilung. Ein Mangel kann bei Kindern zu Entwicklungsstörungen führen, die Anfälligkeit für Infektionen erhöhen, Haut- und Haarprobleme verursachen und sogar Blutarmut und Lernschwierigkeiten begünstigen. Besonders betroffen sind Menschen, deren Ernährung stark auf Getreide basiert, da Zink dort durch Phytinsäure oft schlecht verfügbar ist.
Weizen ist eines der wichtigsten Grundnahrungsmittel der Welt. Milliarden Menschen decken einen großen Teil ihrer Kalorien und Nährstoffe daraus. Doch obwohl Weizen wichtige Spurenelemente wie Zink und Eisen enthält, kann der menschliche Körper sie oft nur unzureichend aufnehmen – ein Grund dafür, dass rund ein Drittel der Weltbevölkerung an Zinkmangel und mehr als die Hälfte an Eisenmangel leidet. Diese Mangelzustände haben schwerwiegende Folgen für Wachstum, Immunsystem und Blutbildung. Forschende suchen daher nach Wegen, die Nährstoffqualität von Weizen gezielt zu verbessern.
Ein Team um Thi Diem Nguyen und Stephanie Watts-Williams von der University of Adelaide hat nun gezeigt, dass die Zusammenarbeit von Weizenwurzeln mit arbuskulären Mykorrhizapilzen (AM-Pilzen) diesen Effekt erzielen kann – ohne Kompromisse bei Ertrag oder Düngereinsatz.
Symbiose zwischen Wurzeln und Pilzen
Arbuskuläre Mykorrhizapilze leben im Boden und bilden mit den Wurzeln von Pflanzen eine enge Partnerschaft: Der Pilz liefert schwer verfügbare Nährstoffe wie Phosphor, die Pflanze versorgt ihn im Gegenzug mit Zucker. Diese Symbiose ist in der Natur weit verbreitet – über 80 Prozent aller Landpflanzen nutzen sie. Für die Landwirtschaft wird seit einigen Jahren erforscht, ob eine gezielte „Impfung“ von Kulturpflanzen mit AM-Pilzen ihre Nährstoffversorgung verbessern kann.
Experiment mit acht Weizensorten
Weizen ist ein globales Grundnahrungsmittel und zentrale Quelle für Kalorien und Mikronährstoffe – die Studie zeigt, dass eine Mykorrhiza-Impfung die Bioverfügbarkeit von Zink und Eisen im Korn erhöhen kann, ohne Ertragseinbußen.
Bildquelle: © Michael Gäbler, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
Für die aktuelle Studie wuchsen acht weitverbreitete australische Brotweizensorten in Töpfen mit und ohne den Pilz Rhizophagus irregularis. Zusätzlich wurde der Einfluss von Phosphordüngung untersucht. Dabei kam ein ganzes Methodenspektrum zum Einsatz – von chemischen Analysen über molekulare Marker bis hin zu hochauflösenden Röntgenfluoreszenz-Mikroskopien am Synchrotron.
Das Ergebnis: Die pilzgeimpften Pflanzen wiesen nicht nur mehr Biomasse auf, sondern auch signifikant höhere Zinkgehalte im Korn – vor allem in der nährstoffreichen Aleuronschicht. Besonders wichtig: Trotz gesteigerter Phosphoraufnahme erhöhte sich die Konzentration der sogenannten Phytinsäure nicht. Diese Substanz bindet Spurenelemente im Korn und macht sie für den menschlichen Körper unzugänglich. In manchen Sorten sank der Phytatgehalt unter Pilzeinfluss sogar.
Bessere Bioverfügbarkeit von Zink und Eisen
Um herauszufinden, wie gut der menschliche Körper das Zink im Korn nutzen kann, haben die Forschenden nicht nur die Menge an Zink gemessen, sondern auch, wie stark es durch Phytinsäure blockiert wird. Phytinsäure wirkt wie ein „Schloss“, das Mineralstoffe festhält. Je weniger solcher Schlösser es gibt, desto mehr Zink und Eisen stehen dem Körper tatsächlich zur Verfügung.
Phytinsäure (myo-Inositol-hexakisphosphat): In Weizenkörnern bindet diese Verbindung Mineralstoffe wie Eisen und Zink so stark, dass sie für den menschlichen Körper schwer verfügbar sind – die Studie zeigt, dass Mykorrhizapilze diesen hemmenden Effekt abmildern können.
Bildquelle: © Qohelet12 / Wikimedia Commons, gemeinfrei
In der Sorte Gladius führte die Pilzimpfung dazu, dass deutlich mehr Zink „frei“ verfügbar war – die geschätzte Aufnahmefähigkeit stieg um rund 40 Prozent. In den Sorten Scepter und Spitfire war der Effekt noch stärker: Dort verdoppelte sich die Verfügbarkeit nahezu. Insgesamt konnten die Forschenden in mehreren Sorten eine nahezu Verdoppelung der Zinkverfügbarkeit feststellen. Auch beim Eisen gab es Verbesserungen, wenn auch etwas schwächer ausgeprägt.
„Wichtig ist, dass dies darauf hindeutet, dass es bei Brotweizen keinen Kompromiss zwischen dem Kornertrag und der Nährstoffqualität der geimpften Pflanzen gibt, wenn Phosphordünger ausgebracht wird“, erklären die Wissenschaftler.
Hauptautorin Thi Diem Nguyen fasst zusammen: „Unsere Forschung zeigt, dass die Impfung mit Mykorrhizapilzen eine vielversprechende Strategie für die Produktion von Weizen mit höherer Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen sein könnte, ohne agronomische Praktiken wie die Verwendung von Phosphor als Dünger oder die Ertragsziele negativ zu beeinträchtigen.“
Bedeutung für die Ernährungssicherheit
Die Ergebnisse sind von globaler Relevanz: Da Weizen weltweit bis zu 17 Prozent des täglichen Zink- und Eisenbedarfs deckt, könnte eine Verbesserung der Nährstoffqualität durch Mykorrhizapilze helfen, Mangelernährung in vielen Regionen zu lindern – von einkommensschwachen Ländern mit Getreide-basierten Diäten bis zu Industriestaaten, in denen Brot weiterhin ein Grundnahrungsmittel ist.
Die Forschenden betonen, dass die Wirkung der Pilzimpfung von Sorte und Standort abhängt. Für den praktischen Einsatz in der Landwirtschaft sind deshalb weitere Studien im Feld notwendig. Doch die Perspektive ist klar: Mit Hilfe der uralten Partnerschaft zwischen Pflanzen und Pilzen ließe sich moderne Weizenzüchtung und Düngung nachhaltig ergänzen.
Quelle:
Nguyen, T. D., Johnson, A. A. T., Lombi, E., Doolette, C. L., Smith, E., & Watts-Williams, S. J. (2025): Arbuscular mycorrhizal fungal inoculation increases the bioavailability of zinc and iron in wheat grain. In: Plants, People, Planet (23. Juli 2025). doi:10.1002/ppp3.70051
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Titelbild: Mikroskopische Aufnahme einer Pflanzenwurzel: Deutlich sichtbar sind die blau eingefärbten Arbuskel-Strukturen und Hyphen eines arbuskulären Mykorrhizapilzes, über die der symbiotische Pilz Nährstoffe wie Phosphor und Spurenelemente an die Pflanze weitergibt. (Bildquelle: © Rajarshi Rit / Wikimedia Commons, CC BY 4.0)
