Ein Pflanzengen steuert die Aufnahme des Nährstoffs Phosphat in der Pflanzenwurzel. Verantwortlich für die Aktivität dieses Gen ist jedoch überraschenderweise ein Signalmolekül, das bisher nicht aus Pflanzen, sondern nur aus der Medizin bekannt war. Eine jetzt in „Science“ veröffentlichte Studie beschreibt das Molekül und seine Funktion in der Pflanze.
Die meisten Pflanzen gedeihen in der Natur nur dank einer Symbiose mit Bodenpilzen, der so genannten Mykorrhiza (griechisch für „Pilzwurzel“). Bei dieser erhält der Pilz von der Pflanze Zucker, welche sie mit Hilfe von Sonnenlicht in ihren grünen Blättern produziert. Der Pilz wiederum liefert der Pflanze im Austausch dafür Wasser und Mineralstoffe, welche er mit seinen feinen Pilzfäden noch aus den winzigsten Bodenporen aufnehmen kann. Durch diese Prozesse ist die Mykorrhiza für das Wachstum vieler Kulturpflanzen sowie die Biodiversität mitverantwortlich.
Auf der Suche nach pflanzlichen Schlüsselgenen, welche für die erfolgreiche Symbiose nötig sind, entdeckte das Forscherteam von Professor Marcel Bucher an der ETH Zürich bereits im Jahr 2001 das Pflanzen-Gen, welches für die Aufnahme des wichtigen Mineralnährstoffs Phosphat in der mykorrhizierten Wurzel verantwortlich ist.
Überraschendes Signal
Doch warum wird das Gen in den pilzbesiedelten Wurzeln überhaupt aktiv? Das Forscherteam der ETH Zürich hat dies gemeinsam mit Wissenschaftlern der Universität Basel und des Functional Genomics Center Zurich und ist dabei auf eine überraschende Antwort gestoßen: Das auslösende Signal ist Lysophosphatidylcholin (LPC), ein Abbauprodukt des universellen Membranstoffs Phosphatidylcholin. LPC war bisher nur in der medizinischen Forschung als Signalstoff bekannt, zum Beispiel bei der Entstehung entzündlicher Krankheiten. Die Forschung an pflanzlichen Zellen, wie jene in der Mykorrhiza, könnte nun weitere wichtige Erkenntnisse über die Funktion von LPC in lebenden Zellen unterschiedlicher Organismen zu Tage fördern.
Energieintensives Düngen reduzieren
Die neuesten Forschungsergebnisse leisten einen weiteren Beitrag dazu, das Zusammenleben zwischen Pflanzen und Pilzen in der Mykorrhiza noch besser zu verstehen. Wenn die molekularen Mechanismen, welche zu einer funktionie-renden Mykorrhiza führen, bekannt sind, kann die Nährstoffeffizienz bei Kulturpflanzen verbessert werden. Ein Einsatz der Mykorrhiza in der modernen Landwirtschaft kann – bei richtiger Anwendung – den Einsatz von teuren und energieintensiven Düngern massiv reduzieren und leistet damit einen Beitrag zur Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit.
(Universität Basel, 12.10.2007 – NPO)
