Die Landwirtschaft steht vor großen Herausforderungen. Steigende Erträge sind notwendig, um der wachsenden Weltbevölkerung gerecht zu werden. Hier kommen Mykorrhizapilze ins Spiel, die das Potenzial haben, die Erträge von Nutzpflanzen erheblich zu steigern. Forschung der Universität Bonn zeigt, dass eine Beimpfung von Nutzpflanzen mit diesen Pilzen nicht nur das Wurzelsystem erweitert, sondern auch die Aufnahme von Mineralien und Nährstoffen, insbesondere von Phosphat, merklich erhöht.
Phosphat spielt eine entscheidende Rolle im pflanzlichen Energiehaushalt. Ein interessantes Detail ist, dass Pflanzen Kohlenhydrate an die Pilze abgeben müssen. Fehlt ausreichend Phosphat im Boden, wird diese Symbiose unterdrückt. Doch die Mykorrhizapilze haben weit mehr zu bieten: Sie fördern auch die Aufnahme von Stickstoff, Magnesium und Kalium. Das Forschungsteam sucht daher nach Strategien zur Mykorrhizierung von Kulturpflanzen, die unabhängig vom Phosphatgehalt des Bodens funktionieren.
Der zentrale Schalter: VIH2
Ein zentraler Punkt in der Forschung ist das Enzym VIH2, das als entscheidender Schalter der Symbiosebildung identifiziert wurde. Bei der Modellpflanze Lotus japonicus reguliert VIH2 die Produktion von Inositol-Pyrophosphaten, welche den Phosphatstatus anzeigen. Ein spannender Aspekt: Bei niedrigem Phosphat produziert VIH2 nur wenige dieser Signalmoleküle und aktiviert ein Notprogramm, welches die Pflanzen vor Schaden bewahrt. In Phasen ausreichender Phosphat-Verfügbarkeit hingegen stoppt das Enzym die Produktion dieser Signalmoleküle, womit die Symbiose ausgebremst wird.
Die Drosselung des Enzyms VIH2 könnte es ermöglichen, eine Mykorrhizabildung auch bei ausreichendem Phosphat zu erreichen, ohne negative Auswirkungen auf das Wachstum und die Entwicklung beider Partner. Dies könnte nicht nur die Effizienz der Nährstoffaufnahme steigern, sondern auch eine Entkopplung der Mykorrhizasymbiose vom Phosphatgehalt im Boden ermöglichen. Mehr noch, durch moderne Züchtungsverfahren wie Genomeditierung könnten gezielte Beeinflussungen der Mykorrhizierung von Kulturpflanzen erfolgen, was das Potenzial der Mykorrhizapilze für die Landwirtschaft weiter ausschöpfen würde.
Umweltaspekte und weitere Erkenntnisse
Die Rolle von Phosphat als begrenzte und nicht erneuerbare Ressource ist nicht zu unterschätzen. Ein übermäßiger Einsatz von Phosphat- und Mineraliendüngern bringt Umweltprobleme mit sich, während Mykorrhizierung helfen könnte, den Einsatz solcher Dünger zu reduzieren und gleichzeitig die Gefahr der Eutrophierung zu senken. Zusätzlich verbessert die Mykorrhiza nicht nur die Wasser-, Stickstoff- und Phosphat-Versorgung, sondern kann auch die Trockentoleranz der Pflanzen erhöhen und sie vor Wurzelpathogenen schützen, wie Pflanzenforschung.de erklärt.
Die Forschungsprojekte an der Universität Bayreuth untersuchen beispielsweise die Rolle von Mykorrhiza in verschiedenen Kontexten. Das Projekt Myco-SoilC befasst sich mit dem Kohlenstoffkreis in Böden gemäßigter Wälder, während Myco-Div die Beziehung zwischen Mykorrhizatypen und Kohlenstoffstabilisierung in Böden untersucht. Ein weiteres Forschungsfeld im Projekt TeAM-uP widmet sich der Trockentoleranz von Pflanzen und der Abhängigkeit von Bodentextur, was in Zeiten des Klimawandels zunehmend an Bedeutung gewinnt.
Die vielseitigen Vorteile und Einsatzmöglichkeiten von Mykorrhizapilzen bieten nicht nur Chancen für die Landwirtschaft, sondern können auch einen wertvollen Beitrag zu einer nachhaltigeren und umweltbewussteren Landwirtschaft leisten.