CO2-Speicherung im Boden

Gentech-Wurzeln sorgen für unempfindlichere Erntepflanzen

Gentech-Wurzeln

Genetisch manipulierte Pflanzen bilden tiefere Wurzeln, die sie unempfindlicher gegen Umweltbedingungen machen, was Landwirtschaft auch in unwirtlichen Umgebungen ermöglicht. Außerdem speichern die Pflanzen mehr CO2 im Boden und schwächen so den Klimawandel ab.

San Diego (U.S.A.) Wien (Österreich). Wurzeln sind nicht nur die Lebensadern der meisten Pflanzen, die sich mit Wasser, Mineral- und Nährstoffen versorgen, sondern auch große Einflussfaktoren für das Klima, da sie bestimmen wie gut CO2 unter der Erde gespeichert werden kann. Wissenschaftler des Salk-Instituts in Kalifornien sowie des Gregor Mendel Instituts für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Wien haben sich die unterschiedlichen Wurzeltypen, die teilweise eher oberflächlich wachsen, während sie bei anderen Pflanzenarten tief in den Boden dringen, zum Anlass genommen, um zu untersuchen welche genetischen und molekularen Mechanismen für diese Unterschiede sorgen.

Als Modellpflanze haben die Wissenschaftler für ihre Analyse die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) genutzt. Dabei konnte ein Gen identifiziert werden, dass laut der im Fachmagazin Cell veröffentlichten Studie beeinflusst ob Wurzeln tief oder oberflächlich wachsen.

Hormon Auxin reguliert Wachstum der Wurzeln

Gesteuert wird die Aktivität des Gens und damit das Wachstum der Wurzeln durch das Hilfshormon Auxin, von dem bereits zuvor bekannt war, dass es für das Wachstum von Pflanzen von großer Bedeutung ist. Unklar war bisher jedoch, wie das Hormon auf das Wurzelsystems einwirkt.

Um zu beobachten wie das Wachstum der Pflanzen und ihrer Wurzeln durch das Hormon Auxin beeinflusst wird, mussten die Wissenschaftler wie Takehiko Ogura, Erstautor der Studie erklärt eine neue Methode entwickeln „bei der die Pflanzen halbiert wurden, um die Wurzelverteilung im Boden besser beobachten und messen zu können.“

Gen EXOCYST70A3 identifiziert

Dabei haben die Wissenschaftler entdeckt, dass das Gen EXOCYST70A3 die Wurzelbildung durch die Verteilung des Proteins PIN4, das wiederum das Hormon Auxin reguliert, steuert. Änderungen am Gen EXOCYST70A3 führen dazu, dass die Arabidopsis Pflanzen Wurzeln bilden, die tiefer in den Boden reichen.

Wolfgang Busch, Associate Professor erklärt, dass die Wissenschaftler „hoffen, dieses Wissen über die Auxin-Signalwege nützen zu können, um mehr Komponenten zu entdecken, die mit diesen Genen in Verbindung stehen und die Architektur des Wurzelsystems beeinflussen.“

Das Ziel der Forschungsgruppe ist es „anpassungsfähigere Sorten von Erntepflanzen wie Sojabohnen und Mais zu schaffen, damit Bauern mehr Nahrung für die wachsende Weltbevölkerung produzieren können.“ Außerdem führen die tiefer wachsenden Wurzeln der Gen-Pflanzen dazu, dass im Vergleich zu natürlich auftretenden Pflanzen mehr CO2 im Boden gespeichert werden kann, was wiederum den Klimawandel abschwächt.

Cell, doi: 10.1016/j.cell.2019.06.021

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