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Wie Pflanzen ihr Wurzelwachstum auf das Nahrungsangebot abstimmen

Mit Hilfe des Pflanzenwachstumshormons Auxin kann die Ackerschmalwand ihr Wurzelwachstum flexibel darauf abstimmen, welche Nährstoffe sich gerade in ihrer Umgebung befinden. Das beschreibt ein internationales Forschungsteam im Fachmagazin «The EMBO Journal».


Stickstoff ist einer der wichtigsten Pflanzennährstoffe. Seine Verfügbarkeit im Boden beeinflusst, wie gut Pflanzen wachsen und sich entwickeln können und wirkt sich somit auf den landwirtschaftlichen Ertrag aus, schreibt das Institute of Science and Technology (IST). Um zu wachsen, benötigt die Ackerschmalwand unter anderem Stickstoff. Ähnlich wie Mais, Bohnen und Zuckerrüben gedeiht die Pflanze mit dem wissenschaftlichen Namen Arabidopsis thaliana am besten, wenn dieser in Form von Nitrat vorhanden ist. Anderen Pflanzen, wie etwa Kiefern oder Reis, ist es dagegen lieber, wenn der Stickstoff als Ammonium vorliegt. Je nachdem welche Form des Nährstoffes vorrangig vorliegt, müssen sich Pflanzen also anpassen, heisst es in einer Mitteilung des Institute of Science and Technology (IST) Austria.

Das internationale Team um die Biologinnen Krisztina Ötvös und Eva Benková haben nun verglichen, wie sich das Wurzelwachstum zuerst in einer Umgebung mit ausschliesslich Nitrat und einer Variante mit ausschliesslich Ammonium gestaltet und was passiert, wenn die so gezüchteten Pflanzen dann in Umgebungen verpflanzt werden, wo der jeweils andere Nährstoff verfügbar ist. Dabei zeigte sich, dass sich in Anwesenheit von dem von der Ackerschmalwand nicht bevorzugten Ammonium die Wurzelzellen vor allem ausdehnten - sich also quasi streckten, um eventuell doch an Nitrat zu kommen.

Mehr neue Wurzelzellen mit Nitrat

Gleichzeitig produzierten die Pflanzen im Nitrat-Mangel weniger neue Zellen. Ganz anders war es nach der Übersiedlung auf Nitrat, denn dort wurden deutlich mehr neue Wurzelzellen produziert. «Arabidopsis konnte es sich nun leisten, mehr Energie in die Zellteilung zu stecken und optimierte ihr Wurzelwachstum anders», so Benková.

Pflanzenhormon Auxin steuert den Prozess

Auf welche Strategie die Pflanze gerade stärker setzt, wird durch das Hormon Auxin gesteuert. Das Team interessierte sich vor allem für einen Auxin-Transporter namens «PIN2». Dieser bringt das Hormon zur Wurzelspitze. «Wir haben beobachtet, dass sich die Position von PIN2 geändert hat, sobald wir die Pflanzen auf das Nitrat übersiedelt haben. Dadurch hat sich das Auxin anders verteilt», sagte die Wissenschaftlerin. In weiterer Folge will das Team der Frage nachgehen, inwieweit sich dieser Prozess auch in anderen Pflanzenarten findet und wie wichtig das Pflanzenhormon für die Anpassung dieser Pflanzen an veränderte Stickstoffquellen ist.

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