Pflanzen bauen Bakterien Häuser

16. September 2002, 19:37
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Mechanismus, der Nitratdünger unnötig machen könnte, entdeckt

Wien - Leguminosen - alle Arten von Bohnen und Klee - sind ganz besondere Pflanzen. Durch Zusammenarbeit mit Bakterien halten sie sich in eigenen Knöllchen direkt an den Wurzeln ihre ganz individuellen Nitratfabriken. Könnte man diesen Trick auf andere Pflanzen übertragen, ersparte man sich jede Menge Kunstdünger und Nitrateintrag ins Grundwasser. Pflanzenmikrobiologe Heribert Hirt ist möglicherweise knapp dran, diesen speziellen Trick der Leguminosen zu durchschauen und nützen zu können.

Haariger Trick

Und das kam so: Der Wittgensteinpreisträger, Forscher an der Uni Wien, und seine Kollegen in der Slowakei und London untersuchten einen molekularen Mechanismus, mit dem Pflanzenzellen bei Angriff von Schadbakterien oder Pilzen oder nach Salzstress untereinander kommunizieren. Und entdeckten, dass der dabei entscheidende Eiweißfaktor (SIMK mit Namen), "für vielfältige Funktionen einsetzbar ist".

SIMK spielt etwa auch bei der Bildung von Wurzelhaaren verschiedenster Pflanzen eine entscheidende Rolle. Je mehr SIMK, desto dichter das Wurzelwerk (EMBO Journal 21, S. 3296). "Und ohne die Wurzelhaare und ohne die richtigen Kommunikationssignale gäbe es keine Stickstoffbindung", referiert Hirt den Punkt, an dem die Leguminosenforschung seit 50 Jahren feststeckt. "Die Wurzelhaare sind die Angriffspunkte, wo die Interaktion mit den Knöllchenbakterien stattfindet. Die ,Haare' bilden sich aus der obersten Zellschicht, der Epidermis, und geben Signale ab, um Bakterien anzulocken. Hier entscheidet sich, ob sich überhaupt ein Knöllchen bilden kann. Ob die Pflanze den Bakterien ein Haus baut, wo dann die Stickstofffixierung passiert. Oder ob nicht."

Mit dem "molekularen Schalter", wie Hirt SIMK nennt, hat der Forscher unter Umständen den Schlüssel zur Stickstoffbindung in der Hand. In Experimenten müsste man nun ausprobieren, ob und unter welchen Bedingungen dieser Faktor beim Häuslbauen an den Leguminosenwurzeln von Bedeutung ist.

Erster möglicher Versuch: den Schalter genetisch so verändern, dass er immer auf "Ein" steht. "So kriegen wir bei Tabakpflanzen wesentlich längere Wurzelhaare." Schönheitsfehler: Die bilden keine Knöllchen. "Aber", sagt Hirt zum STANDARD, "vielleicht können wir so die Effizienz der Stickstoffeinlagerung in Leguminosen erhöhen."

Zweites mögliche Experiment: chemisches Abschalten des Schalters. Würden Bakterium und Wurzel dennoch miteinander kommunizieren, wüssten die Forscher einmal mehr, dass sie auf dem Holzweg waren. Und dass der Schalter keine Bedeutung für das Stickstofflager hat. (rosch/DER STANDARD, Print-Ausgabe, 17. 9. 2002)

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