Die Technische Universität München (TUM) hat in München erstmals sichtbar gemacht, wie Pflanzenwurzeln und Pilze im Boden miteinander verbunden sind. Im Mittelpunkt steht die Mykorrhiza – eine Symbiose, bei der Pilze den Pflanzen helfen, Wasser und Nährstoffe aufzunehmen.

Im Gegenzug erhalten die Pilze Kohlenhydrate aus der pflanzlichen Photosynthese. Für viele Kulturpflanzen ist diese Partnerschaft wichtig, weil die Pilzfäden den Suchraum der Pflanzen nach Wasser und Nährstoffen erweitern. Unsichtbar unter der Erde, aber offenbar ziemlich geschäftig.

Ein Blick in die natürliche Bodenstruktur

Prof. Mutez Ahmed und sein Team entwickelten ein Verfahren, mit dem das Netzwerk möglichst unverändert dargestellt werden kann. Die Pflanzen wachsen dafür in einem Korb, der samt Boden entnommen wird, ohne das Wurzelgeflecht zu beschädigen.

Die neue Methode basiert auf hochauflösender, synchrotronbasierter Mikro-Computertomografie. Aus zahlreichen Aufnahmen entsteht ein dreidimensionales Modell. Darin lassen sich Pflanzenwurzeln, Pilzfäden und Pilzsporen in ihrer natürlichen Umgebung erkennen – nicht herauspräpariert und aufgeräumt, sondern so, wie sie im Boden miteinander verbunden sind.

Frühere Verfahren verlangten, die Wurzeln vom Boden zu reinigen. Dabei gingen gerade die feinen Strukturen und räumlichen Verbindungen zwischen Wurzeln und Pilzen verloren. Mit den 3D-Aufnahmen können die Forschenden nun das gesamte Netzwerk und die Interaktionen zwischen Pflanzen und Pilzen im Boden untersuchen.

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Was schützt Pflanzen bei Trockenheit?

Die TUM-Forschenden wollen vergleichen, welche Formen und Netzwerke der Mykorrhiza Pflanzen besonders wirksam mit Wasser und Nährstoffen versorgen. Genau das könnte zeigen, welche Symbiosen Pflanzen besser gegen Trockenstress schützen.

Langfristig soll dieses Wissen zur Entwicklung von Kulturpflanzen beitragen, die widerstandsfähiger gegen Trockenheit und die Folgen des Klimawandels sind. Der Ansatz klingt nach Grundlagenforschung, hat aber einen sehr praktischen Kern: Wenn draußen der Boden austrocknet, zählt jeder zusätzliche Zugang zu Wasser.

Die Studie trägt den Titel „Opening the black box: in situ imaging of arbuscular mycorrhizal fungal structures in soil using synchrotron-based micro-CT“. Die Forschenden erläutern darin die Bildgebung und mögliche Anwendungen für die Entwicklung klimaresilienter Pflanzen. Der Beitrag ist in der ARD-Mediathek verfügbar.