Pflanzen jagen im Boden nach Nährstoffen, und die Aufnahme von Stickstoff oder Phosphor kann die Überlebens- oder Gedeihchancen einer Pflanze verbessern. Doch Nährstoffe sind oft nicht gleichmäßig in der Erde verteilt. Pflanzen weisen Seitenwurzeln und Wurzelhaaren Ressourcen zu, wenn sie Nährstoffe finden. Es ist nicht klar, wie sie das machen, also haben Liyang Wang und Kollegen in China und Deutschland studiert wie Mais unter der Bodenoberfläche wächst.

Maiswurzeln. Bild: canva.

Oft ist das Problem mit Phosphor für Pflanzen nicht, dass es im Boden fehlt. Es ist so, dass es dort befestigt ist, wo es im Boden ist. Es bewegt sich nicht leicht in Lösungen, also muss die Pflanze es finden. Eine Pflanze sucht nach Nährstoffen, indem sie Seitenwurzeln oder Wurzelhaare wachsen lässt. Wenn es sie findet, kann es Chemikalien abgeben, die dabei helfen, den Boden für Phosphor abzubauen.

Es wird angenommen, dass Wurzelhaare, die feinsten Wurzeln, für eine Pflanze am einfachsten herzustellen sind. Sie können das Bodenvolumen erweitern, aus dem eine Pflanze Nährstoffe aufnehmen kann. Aber es hat keinen Sinn, sie dort zu machen, wo der Boden unfruchtbar ist. Was löst also die Wurzelhaarbildung aus?

Wang und Kollegen verglichen, wie zwei Arten von Maispflanzen mit einer heterogenen Nährstoffversorgung zurechtkommen. Einer war ein Wildtyp. Der andere war ein haarloser Mutant rt3. Sie lieferten Phosphor in lokalisierten Flecken im Boden. Sie erwarteten, dass die Pflanzen ohne Wurzelhaare ein geringeres Wachstum haben würden und dass dort, wo die Pflanzen Phosphor fanden, es mehr Wurzelhaare geben würde, oder für die haarlose Pflanze mehr Wurzeln, um den Phosphor zu sammeln.

Sie fanden heraus, dass Phosphor die Wurzelhaardichte wie erwartet erhöhte. Bei den mutierten Pflanzen scheint es jedoch, dass die teureren Seitenwurzeln den Mangel an Wurzelhaaren kompensierten.

„Eigenschaften der Wurzelhaare sind entscheidend für das Maiswachstum und die P-Aufnahme, insbesondere unter P-begrenzten Bedingungen“, schreiben die Autoren. „In Bezug auf das Nährstoffmanagement könnte die lokalisierte Anwendung von Nährstoffen die P-Aufnahme und das Maiswachstum (sowohl in WT als auch in Mais) erheblich verbessern rt3), hängt aber auch von der Intensität der externen Nährstoffzufuhr ab. Diese Studie bestätigte auch, dass Wurzelhaare auf heterogene Nährstoffe im Boden reagieren könnten, was sich in einer signifikanten Zunahme der Wurzelhaarlänge manifestierte, die weitgehend durch lokale Nährstoffsignale reguliert wurde. Darüber hinaus können Pflanzen die Kombination von Wurzelmerkmalen regulieren, und eine verbesserte Wurzelproliferation in nährstoffreichen Beeten kompensiert die negativen Auswirkungen des Fehlens von Wurzelhaaren auf die Nährstoffaufnahme.“

FORSCHUNGSARTIKEL

Wang L, Li Annals of Botany 128: 431-440. https://doi.org/10.1093/aob/mcab097