Die Verfügbarkeit von Phosphor (P) ist für Reis oft limitierend (oryza sativa) Produktion. Es wird für viele biologische Prozesse verwendet, einschließlich genetischer Kontrolle, Zellstruktur und Energieübertragung. Wenn Wissenschaftler die Phosphornutzung einer Pflanze verbessern könnten, würde dies zur Steigerung der Produktivität beitragen. Patrick Hayes und Kollegen haben nachgeforscht wo Blattphosphor in verschiedene chemische „Fraktionen“ investiert wird (Nukleinsäure-P, Lipid-P, anorganisches-P, Metabolit-P und Rest-P). Sie fanden heraus, dass Pflanzen ihre Phosphornutzungseffizienz verbessern konnten, ohne die Photosynthese zu beeinträchtigen, indem sie den Ort, an dem sie ihren Phosphor ablegen, veränderten.

Ein balinesischer Reisbauer pflegt seine Ernte in einem Reisfeld. Vielleicht nicht die einfallsreichste Bildwahl zur Illustration des Artikels, aber eine Erinnerung daran, dass eine Studie über Moleküle in Blättern wichtige menschliche Vorteile haben könnte.
Bild: canva.

Phosphor ist einer der häufigsten limitierenden Nährstoffe für die Pflanzenproduktivität. Es fehlt in mehr als der Hälfte der landwirtschaftlich genutzten Böden der Welt und wird daher häufig Düngemitteln zugesetzt. In ihrem Artikel schreiben Hayes und Kollegen, dass dies ein dringendes Problem sei.

„Die Hauptquelle für P-Düngemittel ist nicht erneuerbares Rohphosphat. Es wird jedoch erwartet, dass die kostengünstigen sicheren Rohphosphatreserven in den nächsten 50–100 Jahren erschöpft sein werden, was die zukünftigen Kosten der Nahrungsmittelproduktion in die Höhe treiben und die globale Ernährungssicherheit beeinträchtigen wird. ab, was zu externen Umweltproblemen wie der Eutrophierung von Wasserstraßen führt …“

Wenn Pflanzen gezüchtet werden könnten, die Phosphor effektiver nutzen, könnte diese Abhängigkeit von Düngemitteln verringert werden. Daher untersuchten Hayes und Kollegen die interne P-Verwendungseffizienz (PUE), indem sie drei Reis-Genotypen mit hohem und zwei mit niedrigem PUE-Wert verglichen, die mit unterschiedlicher Phosphorversorgung angebaut wurden.

Das Team stellte fest, dass eine geringe Investition in Lipid-P stark mit einem erhöhten photosynthetischen PUE-Wert verbunden war, der durch eine Verringerung der gesamten Phosphorkonzentration im Blatt bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung schneller Photosyntheseraten erreicht wurde. Dies stellt einen neuen Weg zur Erhöhung des PUE dar, indem auf Sorten mit reduzierter Lipid-P-Investition abzielt wird. Die Einkreuzung der Low-Lipid-P-Gene in beliebte Reissorten wird der Reisproduktion in Low-P-Böden und in Gebieten, in denen der Düngemitteleinsatz begrenzt ist, zugute kommen und die globale Ernährungssicherheit verbessern, indem der Bedarf an Phosphordünger und die Kosten der Lebensmittelproduktion gesenkt werden.

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Hayes, PE, Adem, GD, Pariasca-Tanaka, J. und Wissuwa, M. (2022) „Blattphosphorfraktionierung in Reis zum Verständnis der internen Phosphornutzungseffizienz.“ Annals of Botany, https://doi.org/10.1093/aob/mcab138