Bakterien dienen Pflanzen als Düngerfabrik

04. Juni 2020 12:29

Zürich - Wissenschaftler der ETH Zürich haben jetzt aufgeklärt, wie Wurzelbakterien bestimmte Nutzpflanzen mit Stickstoff versorgen. Jetzt könnte die Biotechnologie helfen, bei anderen Feldfrüchten künstliche Stickstoffdünger zu ersetzen und damit viel CO2 zu vermeiden.

Dass Hülsenfrüchtler von sogenannten Knöllchenbakterien an ihren Wurzeln mit Stickstoff in Form von Ammonium versorgt werden, war bekannt. Jetzt aber haben Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) aufgeschlüsselt, wie komplex dieser Prozess tatsächlich ist. Ihre Erkenntnisse könnten dazu beitragen, dass zum Düngen anderer Kulturpflanzen kein künstlicher Stickstoff mehr ausgebracht werden muss. Dessen Herstellung ist energieintensiv und teuer. Zudem wird bei der heutigen Produktionsweise viel CO2 freigesetzt.

Bisher, so eine Medienmitteilung, sei die wissenschaftliche Sicht auf die Symbiose zwischen Pflanze und Bakterien „recht simpel“: „Anders als häufig dargestellt, ist diese Symbiose nicht geprägt von einem freiwilligen Geben und Nehmen. Vielmehr nutzen sich die beiden Partner aus, wo es nur geht“, erklärt Matthias Christen, Wissenschaftler am Institut für molekulare Systembiologie.

Wie es in der Medienmitteilung heisst, legen Pflanzen wie Klee und Soja ihren Knöllchenbakterien nicht etwa den roten Teppich aus, sondern empfangen sie wie einen Krankheitserreger: „Die Pflanzen versuchen, den Bakterien den Sauerstoff abzudrehen und setzen sie einem sauren Umfeld aus. Die Bakterien rackern sich ab, um in diesem unwirtlichen Milieu zu überleben.“

Die Mikroben nutzen dafür die Aminosäure Arginin der Pflanzen. Ausserdem übertragen sie sauermachende Protonen auf Stickstoffmoleküle in der Luft. Dadurch entsteht Ammonium, welches das Bakterium aus der Zelle ausschleust. „Das für die Pflanze so wertvolle Ammonium ist für die Bakterien also bloss ein Abfallprodukt aus ihrem Überlebenskampf“, so Beat Christen, Professor für experimentelle Systembiologie.

Dieses neue Wissen werde man bei Kulturpflanzen anwenden können, die keine Hülsenfrüchtler sind, etwa bei Weizen, Mais oder Reis. „Jetzt, wo wir den Mechanismus im Detail entschlüsselt haben, dürften die Chancen steigen, diesen Ansatz zu einem erfolgreichen Ende zu führen“, so der Professor. mm

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