Ich bin dafür bekannt, meine Studenten daran zu erinnern, dass, nur weil Tests das Vorhandensein von z. B. „Phosphat“ in einer Bodenprobe zeigen, dies nicht unbedingt bedeutet, dass es in einer Form vorliegt, die für Pflanzen zugänglich/verwendbar ist. Und Phosphor (P) ist ein gutes Beispiel, weil es eines der ist essential Nährstoffe die Pflanzen für ein gesundes Wachstum und die Vollendung ihres Lebenszyklus benötigen (und die aufgrund der Auswirkungen auf Produktivität und Ertrag verständlicherweise wichtige Auswirkungen auf die Landwirtschaft und die Lebensmittelproduktion hat) und häufig in Mangelware (Jianbo Shen et al., Pflanzenphysiologie 156: 997-1005, 2011).
Um unzureichende Bodenvorräte an P zu ergänzen, anorganische P-Verbindungen Diese häufig hinzugefügt. Leider kann dies nicht nur zu der unerwünschten Folge der Eutrophierung führen (Roberto Gaxiola et al., Chemosphäre 84: 840-845, 2011, aber die Vorräte des anorganischen Rohstoffs werden voraussichtlich bis 2050 erschöpft sein (Carol Vance et al., New Phytologist 157: 423-447, 2003).
Es ist daher nicht verwunderlich, dass sich die Aufmerksamkeit organischen Formen von P zugewandt hat, die im Boden vorhanden sein können (und > 50 % des gesamten Phosphors im Boden ausmachen können – David nash et al., Geoderma 221-222: 11-19, 2014), die aber weitgehend nicht verfügbar sind, weil Pflanzen nur eine begrenzte Fähigkeit haben, sie zu mobilisieren – dh die Phosphatgruppen freizusetzen, die sie dann aufnehmen könnten.
Eine solche bodenständige Verbindung ist Phytat (Inositolhexakisphosphat (IP6)), von denen jedes Molekül 6 Phosphatgruppen enthält. Obwohl oft in Samen als Hauptspeicher für P für den sich entwickelnden Sämling angelegt (z Williams, Pflanzenphysiologie. 45: 376-381, 1970; Victor Raboy, Pflanzenwissenschaften 177: 281-296, 2009), reife Pflanzen haben eine begrenzte Fähigkeit, P aus Phytat im Boden (Alan Richardson et al., Pflanzenverwertung von Inositolphosphaten, S. 242-260 in Inositphosphate: Verknüpfung von Landwirtschaft und Umwelt (Hrsg. BLTurner, AE Richardson und EJ Mullaney, 2007; 13).
Daher ist es nicht allzu überraschend, dass GM-Ansätze empfohlen wurden, die die Fähigkeit von Mikroben ausnutzen, bodenbürtiges Phytat mit Phytase-Enzymen zu verwerten, um es Pflanzen zu ermöglichen, P-Mangel zu überwinden (z Bijender Singh & T. Satyanarayana, Physiol Mol Biol Pflanzen 17 (2): 93-103, 2011). Und das ist Liya Valeeva et al. getan haben (Forschungsjournal für pharmazeutische, biologische und chemische Wissenschaften 6 (4): 99-104, 2015 [PDF]).*
Unter Verwendung bakterieller Phytase-Gene haben sie transgene Arabidopsis-Pflanzen geschaffen, die das Phytase-Protein stark exprimieren. Dieses Papier enthält jedoch keine Daten über die Fähigkeit des Enzyms, Bodenphytat zu verwerten und dadurch die Verfügbarkeit von P für die Pflanze zu erhöhen, was ihr helfen sollte, einen P-Mangel in der Umwelt zu überwinden. Vermutlich steht das noch aus (und ist entscheidend, um festzustellen, ob dies ein echter Fortschritt sein könnte). Aber, wie die Autoren schlussfolgern, „kann die bakterielle Phytase-Expression in Pflanzen ein effizienter Weg sein, um die Pflanzenleistung unter Bedingungen eines Mangels an anorganischem Phosphor im Boden potenziell zu steigern“. Mehr zu dieser Geschichte – hoffentlich! – gleich. Dennoch fragt man sich, ob es umweltverträglicher (und angesichts der Reaktion, die gentechnisch veränderte Pflanzen hervorrufen können, weniger umstritten!) wäre, eine stärkere Mobilisierung von P aus organischen P-Quellen im Boden zu „fördern“, indem man sich auf die konzentriert Mykorrhiza-Beziehung dass die meisten Pflanzen (wahrscheinlich in 80 – 90 % der Pflanzenarten zu finden) haben mit Pilzen, wie von Bagyaraj vorgeschlagen et al. (Aktuelle Wissenschaft 108: 1288 - 1293, 2015 [PDF]).
* Interessanterweise unterstützt diese Studie frühere Arbeiten, in denen Brassica napus (Raps) wurde in ähnlicher Weise mit mikrobiellen Phytase-Genen (Yi Wang et al., PLoS ONE 8(4): e60801). Darüber hinaus zeigten diese transgenen Pflanzen eine höhere exsudierte Phytase-Aktivität (im Vergleich zu Wildtyp-Kontrollen), eine signifikant verbesserte P-Aufnahme und Pflanzenbiomasse sowie um bis zu 60 % gesteigerte Samenerträge. Jedoch, Die Website zeigt 0 (null) Medienberichterstattung für diesen Artikel; Warum? Sind es solche Fortschritte – und das in einer ordentlichen Ernte! – gelten nicht als so berichtenswert wie die mit der weltweit beliebtesten Modellpflanze Arabidopsis (z Science Daily, 15. Oktober 2015)? Diskutieren.
