Wissenschaftler haben herausgefunden, wie sich Sorghumwurzeln an phosphorarme Bedingungen anpassen, was möglicherweise den Weg für widerstandsfähigere Nutzpflanzen ebnet. Mikwa und Kollegen untersuchten fast 300 Sorghumsorten und fanden heraus, dass Wurzeln werden länger und dünner, wenn Phosphor knapp ist. Dadurch können Pflanzen mehr Boden erkunden und begrenzte Nährstoffe effizient aufnehmen. Das Verständnis dieser Anpassungen könnte dazu beitragen, Pflanzen zu züchten, die mit weniger Dünger gedeihen, und so Bedenken hinsichtlich schwindender Phosphorvorräte und der zukünftigen Nahrungsmittelsicherheit entgegenwirken.
Die Studie ergab signifikante Anpassungen in der Wurzelarchitektur von Sorghum unter phosphorarmen Bedingungen. Die Wurzeln wurden länger und bildeten mehr Spitzen, während sie dünner wurden, um eine größere Fläche effizient abzudecken. Diese Veränderungen wurden bereits 21 Tage nach der Keimung beobachtet, wobei es Unterschiede zwischen verschiedenen Sorghumsorten gab. Die Forscher identifizierten vier verschiedene Wurzelsystemtypen, was darauf hindeutet, dass diese Anpassungsreaktionen genetisch gesteuert werden.
Die Forscher züchteten Sorghum-Setzlinge in Papierbeuteln mit Nährlösungen unter kontrollierten Treibhausbedingungen. Sie verwendeten zwei Behandlungen: optimale Phosphorversorgung und Phosphormangel. Bilder des Wurzelsystems wurden 21 und 42 Tage nach der Keimung mit einer hochauflösenden Kamera aufgenommen. Die fortschrittliche Software RhizoVision Explorer analysierte diese Bilder, um detaillierte Merkmale der Wurzelarchitektur zu extrahieren. Das Team führte auch eine genetische Analyse mithilfe der DarTSeq-Technologie durch, um DNA-Marker zu identifizieren, die mit der Reaktion der Wurzeln auf die Verfügbarkeit von Phosphor in Zusammenhang stehen.
Phosphor ist für das Pflanzenwachstum von entscheidender Bedeutung, doch die weltweiten Vorräte gehen zur Neige, was die künftige Nahrungsmittelsicherheit gefährdet. Sorghum, eine wichtige Getreidepflanze, die für ihre Klimaresistenz bekannt ist, gewinnt in diesem Zusammenhang zunehmend an Bedeutung. Wenn man versteht, wie sich Sorghumwurzeln an einen niedrigen Phosphorgehalt anpassen, könnte man effizientere Sorten züchten, die weniger Dünger benötigen.
Mikwa, EO, Wittkop, B., Windpassinger, SM, Weber, SE, Ehrhardt, D. und Snowdon, RJ, 2024. Frühe Exposition gegenüber Phosphormangel induziert genetisch determinierte Reaktionen in den Wurzeln von Sorghum bicolor. Theoretical and Applied Genetics, 137(220). https://doi.org/10.1007/s00122-024-04728-4 (OA)
