Anbaupflanzen und der Klimawandel

Ein EU-Team untersuchte, ob Anbaupflanzen an Stellen Wurzeln treiben können, an denen sich Nährstoffe im Boden befinden. Es wurde festgestellt, dass dies bei Mais der Fall ist. Das Team stellte fest, dass der pH-Wert ebenfalls ein wichtiger Faktor für das Wurzelwachstum ist und entwickelte genetische Marker für Zuchtprojekte bezüglich Anbaupflanzen.

Klimawandel und Umwelt

Mit dem Klimawandel gehen Dürren einher, die sich auf die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen für Anbaupflanzen an der Oberfläche auswirken werden. Zur Anpassung müssen Pflanzen an alternativen Bodenschichten Wurzeln bilden können. Komplexe und größtenteils unbekannte Faktoren wirken sich allerdings auf die Fähigkeit von Pflanzen hierzu aus. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts EUROOT(öffnet in neuem Fenster) (Enhancing resource uptake from roots under stress in cereal crops) wurden die Wurzeln von Getreidepflanzen untersucht. Im Zuge der Studie wurde präzisiert, wie solche Pflanzen über ihre Wurzeln Wasser und Nährstoffe gewinnen und wie die Pflanzen unter Stressbedingungen ihr Wachstum aufrechterhalten. Die Forscher identifizierten genetische Marker für verschiedene physiologische und morphologische Wurzelmerkmale zur Verwendung in Züchtungsprogrammen. Die Züchtungsarbeiten der Gruppe trugen dazu bei, Gene zu isolieren und enthüllten, wie diese in Kombination für die Züchtung spezifischer Wurzelmerkmale verwendet werden könnten. Zu den untersuchten Arten zählten Mais, Reis, Gerste und Hartweizen. Die Ergebnisse zeigten, dass Mais über die Entwicklung von Wurzeln bis zu der entsprechenden Tiefe auf tiefer gelegene Nährstoffe reagiert. Dieses Wachstum könnte den Pflanzen dabei behilflich sein, Bodendürren an der Oberfläche standzuhalten und gleichzeitig die Produktivität aufrechterhalten. Der Boden-pH-Wert hatte ebenfalls erheblichen Einfluss auf die Art und Weise, wie sich Wurzeln entwickeln, um Schwefel aufzunehmen. Die optimale Wurzelstruktur weicht folglich je nach pH-Wert ab. Diese Resultate deuten auf wichtige Implikationen für Screening-Verfahrensweisen bei Züchtungsprogrammen und Bodenbewirtschaftungsverfahren hin. Das Team ermittelte zudem Hormon- und molekulare Signaturen für verschiedene, auf den Umweltbedingungen im Boden basierende Wurzelreaktionen. Die Arbeit enthüllte die genetische Grundlage für die Variation der hydraulischen Leitfähigkeit von Wurzeln entsprechend des Nährstoffniveaus. Die Ergebnisse waren den Forschern dabei behilflich, Strategien für eine optimierte Wassernutzung unter verschiedenen Stickstoffdüngemittel-Bedingungen zu entwickeln. Über EUROOT wurden verschiedene Methoden zur Beurteilung der Wurzelstruktur entsprechend der Nährstoffversorgung entwickelt. Zu den Methoden zählte unter anderem eine Kombination aus Röntgen-Computertomographie und Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Wurzelmerkmale von Gerste und Mais stark erblich bedingt sind und stellten genetische Marker mit spezifischen Wurzelmerkmalen in einen Zusammenhang. Projektmitarbeiter modellierten, wie Wasser und Nährstoffe in und um Wurzeln von Getreidepflanzen fließen und welche Auswirkungen sich hierdurch für die Aufnahmeprozesse ergeben. Die Projektergebnisse liefern ein besseres Verständnis der Wurzelreaktionen auf die Umweltbedingungen im Boden. Dementsprechend ist die europäische Landwirtschaft besser gewappnet, Anbaupflanzen zu züchten, die gegenüber einem wärmer werdenden Klima eine größere Stresstoleranz zeigen.