Viele Ansichten und neue Perspektiven: Wie Silica in Pflanzen Stress verhindert

Silica (Siliziumoxid) kann einen positiven Effekt auf Pflanzen haben: Es erhöht die Ernteausbeute und mildert den Einfluss pflanzlicher Stressfaktoren. Doch auch zu viel Silica in Pflanzen ist nicht unbedingt förderlich und kann deren Nutzung als Futter und Biobrennstoff entgegenwirken.

Die Pflanze nimmt aus dem Erdreich Kieselsäure auf, wandelt sie in Silica um und baut es in die Zellwand von Stengeln und Blättern ein. Man geht davon aus, dass Silica die Porosität der Zellwand reduziert und sie versteift, möglicherweise giftige Metalle entfernt und die pflanzliche Antwort auf Virusattacken beschleunigt. Der Wirkmechanismus ist allerdings bisher nur wenig verstanden.

In einem neuen, von der Einstein Stiftung für die Dauer von drei Jahren geförderten Projekt, werden nun die Arbeitsgruppen um Janina Kneipp, Carmen Büttner und Franziska Emmerling aus der Humboldt-Universität und der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung in Berlin gemeinsam mit der Gruppe von Rivka Elbaum von der Hebrew University Jerusalem (Israel), die führend auf dem Gebiet von Materialuntersuchungen an Pflanzen ist, zusammenarbeiten. Um die Wirkmechanismen von Silica in Pflanzenzellen aufklären und verstehen zu können, müssen die vier unterschiedlich spezialisierten Wissenschaftlerinnen verschiedene Untersuchungsmethoden anwenden und ihre Ergebnisse miteinander verknüpfen.

Die Wissenschaftlerinnen wollen erforschen, wie sich die Zellwand in Zellen unter verschiedenen Stressfaktoren entwickelt und auf welche Weise Silica diese Stresssituation beeinflusst. Stressfaktoren können dabei eine hohe Salzkonzentration oder eine Virusinfektion sein. Neu ist, dass für diese Untersuchungen Pflanzenzellen aus Zellkultur eingesetzt werden.

Dieser multidisziplinäre Ansatz verbindet erstmalig analytische und materialwissenschaftliche Untersuchungen mit molekularbiologischen, physiologischen und pflanzenvirologischen Experimenten. Ein besseres Verständnis darüber, welchen Einfluss Silica auf Pflanzenzellen hat, und wie es diesen ausübt, könnte in Zukunft helfen, Pflanzen mit vorteilhaften Eigenschaften zu entwickeln.

Kontakt:
Prof. Dr. Janina Kneipp
E-Mail: janina.kneipp@bam.de
BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Abteilung 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien

Institut für Chemie an der Humboldt-Universität zu Berlin