Wurzelhaare – winzige Vorsprünge aus der Wurzel, die die Wurzeloberfläche und die Wechselwirkung zwischen Pflanze und Boden vergrößern – sollen der Pflanze mehrere Vorteile bieten. Neben der Steigerung der Wasser- und Nährstoffaufnahme erhöhen die Haare, die etwa 2 % der gesamten Wurzelmasse ausmachen, die Diffusion von Wurzelexsudaten und fördern die Diversifizierung von Mikrobiota. Sie können auch für die Verankerung während des Wachstums in bestimmten Bodentypen wichtig sein, obwohl sie bei Angiospermen nur maximal 1.5 mm groß werden. Während diese Funktionen oft im Rahmen von Laborexperimenten untersucht wurden, werden sie selten realistisch validiert Feldbedingungen, was es schwierig macht, zu wissen, welche Wirkung Wurzelhaare auf tatsächliche Pflanzen haben.

In einem neuen Artikel, erschienen in Annals of Botany, Hauptautor M. Marin und Kollegen durchgeführt ein Feldexperiment, mit dem der Einfluss von Wurzelhaaren auf das Pflanzenwachstum und den Ertrag unter verschiedenen Feuchtigkeits- und Bodenbedingungen getestet werden soll. Dazu verwendeten sie fünf Gerstengenotypen mit unterschiedlicher Wurzelhaarlänge und -dichte. Nach dem Wachstum im Freiland wurden unter anderem die Sprossbiomasse, der Wasserzustand und der Kornertrag der Pflanzen gemessen. Von den zwei Jahren, in denen die Pflanzen untersucht wurden, hatte das erste, 2017, typische Feuchtigkeitsbedingungen, während das zweite, 2018, die trockenste Juni-Juli-Periode seit über einem Jahrhundert für diesen Standort war, was einen idealen Kontrast in den Feuchtigkeitswerten schaffte.

Die Forscher fanden heraus, dass Wurzelhaare den Gerstenpflanzen unter idealen Bedingungen keinen signifikanten Vorteil verschafften. Unter Dürrebedingungen verbesserten die Haare jedoch den Pflanzenwasserstatus, die Stresstoleranz, die Phosphorakkumulation und den Ertrag. Die Bodenart hatte einen Einfluss auf die Wurzelhaarlänge, wobei die Haare in Tonlehm im Vergleich zu Sandlehm um bis zu 46 % länger waren. Die Dürre selbst wirkte sich auch auf die Länge der Wurzelhaare aus und verringerte sie schrittweise während der trockenen Vegetationsperiode. Tatsächlich war die Veränderung der Wurzelhaarlänge sowohl während der Dürre- als auch der Nicht-Dürre-Wachstumsperiode groß genug, um die anfänglichen Unterschiede, die dem Genotyp zuzuschreiben sind, in den Schatten zu stellen.

Ein bemerkenswertes Ergebnis war, dass Wurzelhaare unter idealen Feuchtigkeitsbedingungen zwar die Pflanzenleistung nicht verbesserten, aber auch den Ertrag nicht verringerten. Dies macht Wurzelhaare zu einem wertvollen Ziel für die Züchtung, sodass Züchter die Ertragsstabilität in trockenen Jahren erhöhen können, ohne die Getreideproduktion in guten Jahren zu verringern. Erkenntnisse wie diese gewinnen an Wert, da der Klimawandel seinen Tribut fordert.

„Obwohl Schottland allgemein als feuchtes Land gilt, wird für die nächsten Jahrzehnte eine große jährliche Schwankung der Niederschläge vorhergesagt, die zu Dürrestress bei Nutzpflanzen führen kann, wenn nicht widerstandsfähigere Genotypen entwickelt werden“, schreiben die Autoren. „Wir können erwarten, dass Wurzelhaare auch bei anderen Nutzpflanzen zur Trockenheitstoleranz beitragen, aber es sind weitere Untersuchungen erforderlich, da die Merkmale der Wurzelhaare zwischen den Arten stark variieren und es an Felduntersuchungen mangelt, die ihre Rolle unter Wassermangelbedingungen untersuchen.“