Da sich in den frühen Wachstumsphasen des Weizens mehr krankheitserregende Mikroben ansiedeln, werden die betroffenen Pflanzen unter Stressbedingungen anfälliger für Krankheiten.
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Überschwemmungen und Dürren verringern nicht nur generell das Wachstum und den Ertrag von Weizen, sondern verändern gleichzeitig auch Mikroorganismen wie Pilze und Bakterien in den Wurzeln und Blättern der Getreidepflanzen.
Das hat ein Forschungsteam im Verbundvorhaben VolCorn herausgefunden, das von der Leibniz-Gemeinschaft gefördert und unter Leitung des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) durchgeführt wurde.
Aminosäure Alanin unterstützt
Da sich insbesondere in den frühen Wachstumsphasen des Weizens mehr krankheitserregende Mikroben ansiedeln, werden die betroffenen Pflanzen unter Stressbedingungen anfälliger für Krankheiten. Zur Überraschung der Forschenden reichern sich bei einer Überflutung aber auch nützliche Bakterien im Wurzelraum an, die die Nährstoffaufnahme und die Vitaminversorgung der Pflanze fördern.
Die Pflanze selbst stelle zeitgleich ihren Stoffwechsel massiv um, erläuterte das ZALF. Es habe sich gezeigt, dass die Aminosäure Alanin eine zentrale Rolle spiele, um in den gestressten Pflanzen die Stickstoffversorgung und den Stoffwechsel aufrechtzuhalten.
Besiedlung mit Mikroorganismen fördern
„Vermutlich stellt die veränderte Mikrobiota dann verstärkt unterstützende Vitamine zur Verfügung, um den geschwächten Weizen-Stoffwechsel im Wurzelraum zu unterstützen“, erklärte Projektkoordinator Professor Steffen Kolb vom ZALF. „Wir hoffen, dass wir Mikroben und deren pflanzenförderliche Eigenschaften in Zukunft gezielt anreichern können und so Weizenpflanzen widerstandsfähiger gegenüber dem Klimawandel machen können, beispielsweise gegen Überflutungsstress“, so Kolb.
In der Pflanzenzüchtung werde beispielsweise schon an Zuchtprogrammen für Kulturpflanzen gearbeitet, die die Besiedlung mit unterstützenden Mikroorganismen aus dem umliegenden Boden fördern. Ein weiteres Beispiel sei die Übertragung von stresslindernden Mikroorganismen auf Weizenpflanzen.
„Die Erkenntnisse aus dem vielschichtigen Antwortverhalten der Weizenpflanze und ihrer Mikrobiota sind für die Züchtung klimaresistenter Weizensorten von grosser Bedeutung und werden neue Wege zu einem systematischen Management der Mikroorganismen in der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion eröffnen“, betonte der Projektkoordinator. Allerdings sei aufgrund der komplexen Zusammenhänge noch weitere experimentelle Forschung notwendig.
