Der Wettbewerb zwischen Pflanzen um Bodenressourcen ist entscheidend für die Bestimmung der Struktur und Dynamik terrestrischer Ökosysteme. Der Einfluss unterirdischer Konkurrenz auf das Wachstum und die Produktivität von Pflanzen ist seit langem ein wichtiges Thema in Pflanzenökologie und Landwirtschaft. Spieltheoretische Modelle sagen voraus, dass Pflanzen im Wettbewerb um Bodenressourcen zu viel in das Wurzelwachstum investieren und sich weniger für die oberirdische Biomasseproduktion und das Fortpflanzungsgewebe engagieren sollten.

Um diese Hypothese zu testen, in ihrer neuen Studie veröffentlicht in AoBP, Chen et al. führten zwei Gewächshausexperimente zur intraspezifischen Wurzelkonkurrenz in zwei gängigen Kulturpflanzenarten durch, Sojabohnen (Glycine max) und Sonnenblume (Helianthus). Die Autoren erkannten, dass sie, um das Ausmaß des Wurzelwachstums von Pflanzen als Reaktion auf Nachbarn unabhängig von der Nährstoffverfügbarkeit angemessen abzuschätzen, einen Aufbau benötigten, der es ihnen ermöglichte, gleichzeitig sowohl die Nährstoffkonzentration als auch das Bodenvolumen einzelner Pflanzen zu kontrollieren.

Abbildung des Versuchsaufbaus für (A) Nachbarbehandlung, d. h. zwei Pflanzen in einem Topf, getrennt durch ein lebensmittelechtes Nylonnetz; und (B) Einzelbehandlung, d. h. zwei Pflanzen in einem Topf, getrennt durch eine Plastikfolie.

In ihren Experimenten entwickelten sie einen Aufbau, bei dem zwei Pflanzen im selben Topf gezüchtet wurden, wobei entweder eine Plastikfolie oder ein Nylonnetz ihre Wurzeln trennte. Das Netz ermöglichte es, Bodenwasser zusammen mit Nährstoffionen zwischen den beiden Kammern zu bewegen, während die Kunststofffolie jeglichen Austausch verhinderte. Jedes Experiment wurde beendet und die Pflanzen geerntet, als die Samen reif waren und die meisten Blätter gelb geworden waren. Die Pflanzen wurden in Wurzel, vegetative Sprosse und Fortpflanzungsorgane getrennt, dann getrocknet und gewogen.

Im Gegensatz zu ihrer Hypothese, Chen et al. fanden in ihren Experimenten heraus, dass Sojapflanzen unabhängig von der unterirdischen Konkurrenz Wurzeln trieben, während Sonnenblumenpflanzen tatsächlich dazu neigten, zu wenig in das Wurzelwachstum zu investieren, wenn eine Nachbarpflanze vorhanden war. Aus ihren Ergebnissen schlossen sie, dass die durch Nachbarn verursachte Wurzelüberwucherung kein allgegenwärtiges Merkmal in Pflanzen ist. Sie betonen, dass das Mesh-Divider-Design wahrscheinlich kein idealer Aufbau ist, um solche Reaktionen zu testen, da die Empfindlichkeit von Pflanzen gegenüber durch Nachbarn verursachtem Nährstoffmangel stark reduziert werden kann. Sie stellen jedoch fest, dass „dieser ‚Nachteil‘ dieses Design zu einem vielversprechenden Aufbau zum Testen der chemischen Kommunikation zwischen Pflanzen in den Studien zur Erkennung unterirdischer Nachbarn zu machen scheint, deren Ergebnisse oft durch die Wirkung der Nährstoffkonkurrenz verzerrt werden.“