{"id":180345,"date":"2019-08-07T08:00:29","date_gmt":"2019-08-07T06:00:29","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=180345"},"modified":"2019-08-07T08:00:29","modified_gmt":"2019-08-07T06:00:29","slug":"180345-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/180345-2\/","title":{"rendered":"Tief wurzelnde Pflanzen k\u00f6nnten trockene B\u00f6den nutzbar machen"},"content":{"rendered":"

Die Wurzeln von Pflanzen wachsen entweder flach oder tief in den Boden. \u00dcber die Wuchsrichtung entscheiden zwei Pflanzenhormone: Auxin und Cytokinin. Das fand ein internationales Forscherteam heraus. Diese Erkenntnis k\u00f6nnte einen ressourcenschonenderen Pflanzenanbau in zunehmend langanhaltenden Hitzewellen erm\u00f6glichen.<\/p>\n

Die globale Erw\u00e4rmung<\/a> wirkt sich auch auf den Boden aus. Langanhaltende Hitzewellen ziehen die Feuchte aus dem Boden und aus der Vegetation. Allgemein wird damit gerechnet, dass in Europa die Winter immer w\u00e4rmer und feuchter und die Sommer hei\u00dfer und trockener werden. Das gef\u00e4hrdet den Anbau von Pflanzen und damit unser Klima und unsere Nahrungssicherheit. Pflanzen liefern uns Nahrung, sind wichtige Sauerstofflieferanten und \u00fcberlebenswichtig f\u00fcr uns Menschen. Der immer intensiver werdende Hitze- und Trockenstress, dem unsere Nutzpflanzen ausgesetzt sind, besch\u00e4ftigt die Forschung.<\/p>\n

Schon Charles Darwin<\/a> (1809-1882) erforschte das Pflanzenwachstum. Davon zeugt das Buch The Power of Movement in Plants<\/em><\/a>, das er gemeinsam mit seinem Sohn Francis verfasste. Einer ihrer Befunde war, dass der Spross nach oben und die Wurzel nach unten w\u00e4chst. Ein Ph\u00e4nomen, das in der Wissenschaft unter dem Begriff Orthogravitropismus<\/em> bekannt ist. Die Darwins erw\u00e4hnten auch, dass der mobile Botenstoff Auxin<\/em> das Wachstum regulieren kann.<\/p>\n

Ein internationales Forscherteam um den Zellbiologen Professor J\u00fcrgen Kleine-Vehn<\/a> von der Universit\u00e4t f\u00fcr Bodenkultur<\/a> Wien<\/em> (BOKU) fand jetzt heraus, dass es zwei Pflanzenhormone sind, die interagieren, um die Wuchsrichtung von Wurzeln zu bestimmen: Auxin und Cytokinin. Auxin ist f\u00fcr das Wachstum in die Bodentiefe verantwortlich, Cytokinin f\u00fcr eine horizontale Ausbreitung.<\/p>\n

Auxin und Cytokinin<\/h3>\n

Es sind einige wenige Wurzelhauben-Zellen, die sich in der Spitze der Wurzel befinden und entscheiden, wie viel vom Botenstoff Auxin in die untere Wurzelflanke entsandt wird. Diese Wurzelhauben-Zellen verf\u00fcgen \u00fcber gravitropische Sensoren (Statolithen), welche ihnen die Orientierung der Wurzelspitze anzeigt. Entsenden die Wurzelhauben-Zellen viel Auxin in die untere Wurzelflanke, so f\u00fchrt dies zu einer Verminderung des Wachstums auf dieser Seite. Gleichzeitig l\u00f6st diese ein nach unten gerichtetes Wachstum in der Hauptwurzel aus.<\/p>\n

An der oberen Wurzelflanke in der Seitenwurzel wird das Pflanzenhormon Cytokinin aktiv. Es f\u00fchrt dazu, dass die seitliche Wurzel verst\u00e4rkt flach ausw\u00e4chst. Die Verteilung von Cytokinin ist spezifisch f\u00fcr die Seitenwurzeln und verleiht diesen die Eigenschaft der horizontalen Ausbreitung. Die Forschenden konnten also zeigen, dass sich die zwei Pflanzenhormone in Seitenwurzeln gegenseitig aufheben.<\/p>\n

Beeinflussung von Wurzelsystemen<\/h3>\n

Die Forschenden vermuten, dass das Wurzelsystem \u00fcber diesen Mechanismus stark beeinflussbar sein k\u00f6nnte. So w\u00e4re es zum Beispiel m\u00f6glich, Nutzpflanzen darauf zu trimmen, dass sie ihre Wurzeln tiefer in den Boden wachsen lassen. Auf diese Weise k\u00f6nnten diese in einen wasserreicheren Grund eindringen und damit ihre Umgebung besser nutzen.<\/p>\n

In vielen Regionen ist die direkte Bodenoberfl\u00e4che gro\u00dfteils zu trocken f\u00fcr den Anbau bestimmter Pflanzen. Die derzeit einzige m\u00f6gliche Ma\u00dfnahme ist aufw\u00e4ndige Bew\u00e4sserung. Aufw\u00e4ndig, weil dies mit einer st\u00e4ndigen Verdunstung an der Oberfl\u00e4che einhergeht.<\/p>\n

Wissenschaftliche Erkenntnisse \u00fcber Wurzelsysteme k\u00f6nnten aber auch helfen, die Konkurrenz unter Nutzpflanzen im Boden weltweit zu verringern: Wurzelsysteme, die vorwiegend in die Tiefe wachsen, kommen weniger mit den Nachbarn in Ber\u00fchrung. Damit k\u00f6nnte der Abstand bestimmter Nutzpflanzen verringert werden und der Fl\u00e4chenertrag gesteigert.<\/p>\n

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Publikation: <\/strong><\/p>\n

Dinneny, J.R.\/D\u00fcnser, K.\/Kleine-Veh, J.\/LaRue, T.\/Lindner, H.\/ Martopawiro, S.\/Novak, O.\/Pet\u0159\u00edk, I.\/Ruiz Rosquete, M.\/Sarkel, E.\/Sasidharan, R.\/Sch\u00f6ller, M.\/Wabnik, K.\/ Waidmann, S. (2019): Cytokinin functions as an asymmetric and anti-gravitropic signal in lateral roots<\/a>. In: Nature Communications 10, Article 3540.<\/p>\n

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Entstehung des Wurzelgravitropismus<\/h3>\n

Fast zeitgleich ver\u00f6ffentlichten Forschende am Institute of Technology<\/em> (IST Austria<\/a>) einen Artikel zur Evolution von schwerkraft-orientiertem Wurzelwachstum von Pflanzen. Yuzhou Zhang<\/a>, Postdoc in der Gruppe von Professor Ji\u0159\u00ed Friml<\/a>, und seinem Team, gelang es erstmals einen Einblick in die Entstehung des Wurzelgravitropismus zu erlangen. Die Eigenschaft von Pflanzenwurzeln, nach unten zu wachsen, entwickelte sich mit der Ausbreitung von Pflanzen vom Wasser auf das Land vor ungef\u00e4hr 500 Millionen Jahren. Um in der neuen Umgebung eine Lebensgrundlage zu finden, mussten sie sich fest im Boden verankern, um an ausreichend Wasser und N\u00e4hrstoffe zu gelangen. Dabei zeigte sich unter anderem, dass erst Samenpflanzen die erstmals vor rund 350 Millionen Jahren auftraten, ein schnelles und damit effizientes Wurzelwachstum in Richtung der Schwerkraft entwickelten.<\/p>\n

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Publikation: <\/strong><\/p>\n

Yuzhou Zhang, Guanghui Xiao, Xiaojuan Wang, Xixi Zhang & Ji\u0159\u00ed Friml (2019): Evolution of fast root gravitropism in seed plants<\/a>. Nature Communications.<\/em><\/p>\n

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