Was treibt Wurzeln zur Nährstoffaufnahme an?

Die meisten Pflanzen gedeihen in der Natur nur dank einer Symbiose mit Bodenpilzen, der so genannten Mykorrhiza. In der „Mykorrhiza“ (griechisch für „Pilzwurzel“) erhält der Pilz von der Pflanze Zucker, welche sie mit Hilfe von Sonnenlicht in ihren grünen Blättern produziert. Der Pilz liefert der Pflanze im Austausch dafür Wasser und Mineralstoffe, welche er mit seinen feinen Pilzfäden noch aus den winzigsten Bodenporen aufnehmen kann. Durch diese Prozesse ist die Mykorrhiza für das Wachstum vieler Kulturpflanzen sowie die Biodiversität mitverantwortlich.

Auf der Suche nach pflanzlichen Schlüsselgenen, welche für die erfolgreiche Symbiose nötig sind, entdeckte das Forscherteam von Prof. Marcel Bucher an der ETH Zürich bereits im Jahr 2001 das Pflanzen-Gen, welches für die Auf-nahme des wichtigen Mineralnährstoffs Phosphat in der mykorrhizierten Wurzel verantwortlich ist.

Überraschendes Signal
Doch warum wird das Gen in den pilzbesiedelten Wurzeln aktiv? Das Team der ETH Zürich von Prof. Marcel Bucher (seit November 2006 an der Universität Köln auf dem gleichen Forschungsgebiet tätig) und jenes von Prof. Thomas Boller an der Universität Basel, sowie Dr. Peter Gehrig vom Functional Geno-mics Center Zurich der Universität Zürich kamen zu einer überraschenden Ant-wort, wie sie in der jüngsten Ausgabe des Fachmagazins Science berichten: Das auslösende Signal ist nämlich Lysophosphatidylcholin (LPC), ein Abbau-produkt des universellen Membranstoffs Phosphatidylcholin. LPC war bisher nur in der medizinischen Forschung als Signalstoff bekannt, zum Beispiel bei der Entstehung entzündlicher Krankheiten. Die Forschung an pflanzlichen Zellen wie jene in der Mykorrhiza könnte weitere wichtige Erkenntnisse über die Funk-tion von LPC in lebenden Zellen unterschiedlicher Organismen zu Tage fördern.
Energieintensives Düngen reduzieren
Die neuesten Forschungsergebnisse leisten einen weiteren Beitrag dazu, das Zusammenleben zwischen Pflanzen und Pilzen in der Mykorrhiza noch besser zu verstehen. Wenn die molekularen Mechanismen, welche zu einer funktionie-renden Mykorrhiza führen, bekannt sind, kann die Nährstoffeffizienz bei Kulturpflanzen verbessert werden. Ein Einsatz der Mykorrhiza in der modernen Landwirtschaft kann – bei richtiger Anwendung – den Einsatz von teuren und energieintensiven Düngern massiv reduzieren und leistet damit einen Beitrag zur Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit.
Zurich-Basel Plant Science Center
Das Zurich-Basel Plant Science Center (PSC) ist ein interdisziplinärer Verbund von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, zu dem sich Anfang 2002 acht Institute der ETH Zürich, der Universität Zürich und der Universität Basel zusammengeschlossen haben. Im PSC soll der wissenschaftliche Austausch gefördert werden, so dass innovative und komplexe Projekte auf hohem wissenschaftlichem Niveau geplant und ausgeführt werden können. Seit dem Wintersemester 2006/2007 bietet das PSC „Master's Studies and Master's Courses in Plant Sciences“ an. Das Programm wird gemeinschaftlich von 6 Masterstudiengängen der beteiligten Hochschulen getragen und durch internationale Experten in allen Bereichen der Pflanzenwissenschaften unterstützt.

Originalbeitrag: David Drissner, Gernot Kunze, Nico Callewaert, Peter Gehrig, M'Barek Tamasloukht, Thomas Boller, Georg Felix, Nikolaus Amrhein, Marcel Bucher: Lyso-Phosphatidylcholine Is a Signal in the Arbuscular Mycorrhizal Symbiosis, Science 12 October 2007, DOI: 10.1126/science.114648