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FP7

MENOMED — Ergebnis in Kürze

Project ID: 276771
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Spanien

Wichtige Metalle verbessern Stickstoffproduktion

Hülsenfrüchte wie Bohnen liefern Nahrung für Mensch und Vieh und verbessern den Stickstoffgehalt in landwirtschaftlich genutzten Böden. Forscher untersuchen Möglichkeiten, die Stickstoffproduktivität zu erhöhen und die Notwendigkeit für Stickstoffdünger zu reduzieren.
Wichtige Metalle verbessern Stickstoffproduktion
Stickstoff-Fixierung tritt auf, wenn Pflanzen atmosphärischen Stickstoff in eine anorganische Form umwandeln, aus der Pflanzenbausteine wie DNA und Aminosäuren gebildet werden können. Hülsenfrüchte wie Bohnen und Erbsen fixieren Stickstoff mithilfe von Bakterien, die in einem speziellen Knötchen innerhalb der Pflanzenwurzel leben. Diese symbiotischen Bakterien wandeln Luftstickstoff in Ammoniak um und verwenden dafür spezielle Enzyme, die metallische Elemente erfordern, um ordnungsgemäß zu funktioniert.

Weil sie Stickstoff fixieren, werden Hülsenfrüchte in Fruchtfolgezyklen genutzt, um Böden mit Stickstoff anzureichern und den Bedarf an Düngemitteln zu reduzieren. Da dieser Prozess von wertvollen Metallen im Boden abhängt, hat ein Metallmangel gravierende Auswirkungen auf die Ernteerträge.

Für das EU-finanzierte Projekt MENOMED (Metal homeostasis in nodulated Medicago truncatula) verwendeten Forscher eine Modellhülsenfrucht, um zu untersuchen, wie Pflanzen Metalle regulieren, um sicherzustellen, dass die Knötchen noch Stickstoff fixieren können, selbst wenn nicht viele Metalle vorhanden sind.

Um zu sehen, ob Pflanzen Metalle aus anderen Teilen der Pflanze umverteilen, bestimmten die Forscher den Weg, den die Metalle vom Boden zum Knötchen nehmen. Sie fanden, dass Eisen, ein wesentliches Metall für stickstoffbindende Enzyme, durch die Pflanzen in einen Bakterien-bepackten Bereich des Knötchens freigegeben wird.

Sie entdeckten auch zahlreiche Transportproteine, die Metalle zu diesem Bereich des Knötchens transportieren, der als Infektionszone bezeichnet wird. Dies stellt sicher, dass Metalle zur gleichen Zeit und am gleichen Platz vorhanden sind, wenn Proteine, die für die Stickstoffbindung verantwortlich sind, produziert werden.

Das Wissen darüber, wie Stickstofffixierung im Knötchen reguliert wird und welche Elemente beteiligt sind, könnte zur Verbesserung der Produktivität durch die Erhöhung der Stickstoffassimilation führen. Dies wiederum kann die Verwendung von Stickstoffdünger reduzieren, der pro Jahr mehrere Milliarden Euro kostet und zu 15% der globalen Treibhausgasemissionen beiträgt.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Metalle, Stickstoff, Hülsenfrüchte, Böden, Nitrat, Stickstofffixierung, symbiotische Bakterien, Transportproteine
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