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Nutzpflanzen dank Wissenschaft bald effizienter

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Nutzpflanzen dank Wissenschaft bald effizienter

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Wie können die Wurzeln von Nutzpflanzen effizienter Wasser und Nährstoffe absorbieren? Dieser Roboter gibt Ihnen die Antwort. Dieser Roboter ist Teil eines komplexen Mechanismus, der entwickelt wurde, um die Geheimnisse von Weizen und anderen Nutzpflanzen zu lüften. Die Weizen-Proben wachsen auf Böden mit verschiedenen Nährstoffen und Wasseranteilen. Sie werden nun zu einem riesigen Computertomografen gebracht.

Malcolm Bennett, Wissenschaftler an der Universität von Nottingham und Projektkoordinator erklärte: “Zehntausende Jahre lang haben wir Nutzpflanzen gezüchtet und uns dabei immer nur den oberen Teil der Pflanze angeschaut. Wir wollen sie aber effizienter bei der Nährstoff- und Wasseraufnahme machen. Dazu muss man sich anschauen, wie die Wurzel wächst. Wir wollen also die versteckte Hälfte der Pflanze enthüllen.”

Verschiedene Scanner in diesem Wissenschaftszentrum im britischen Nottingham ermöglichen es den Wissenschaftlern, die Wurzelarchitektur verschiedenster Nutzpflanzen unter die Lupe zu nehmen. Dabei wird eine ähnliche Technologie wie in der Medizin verwendet.

Wissenschaftler an der Universität von Nottingham, Craig Sturrock führt aus: “In den vergangenen fünf Jahren haben wir es geschafft, für einen Scan statt einer Stunde nur noch zehn Minuten zu brauchen. Wenn wir diese Zeit weiter verkürzen, dann könnten wir den dynamischen Prozess beim Wurzelwachstum besser verfolgen.”

Diese Bilder ermöglichen es, Computermodelle zu entwerfen, die präzise zeigen, wie Wurzeln auf verschiedenen Böden und unter verschiedenen Feuchtigkeitsbedingungen im Boden wachsen.

Computerspezialist Tony Pridmore erklärt: “Wir schauen uns gerade mehrere Wurzeln auf einem Bild an. Wir versuchen, diese zu separieren, damit wir nachvollziehen können, wie diese miteinander unter der Erde interagieren. Wir können auch eine ganze Abfolge von Bildern anschauen. Damit analysieren wir, wie die Wurzeln wachsen und wo sich das Wasser und die Luftlöcher im Boden befinden. So können wir die Interaktion zwischen der Bodenstruktur und dem Wurzelwachstum studieren.”

Im Rahmen eines europäischen Forschungsprojekts haben die Wissenschaftler zahlreiche Geheimnisse gelüftet. Zum Beispiel wie die Form von Wurzeln dazu beiträgt, Wasser zu maximieren und wie die Nährstoffaufnahme gesteuert wird.

Wissenschaftler an der Universität von Nottingham, Craig Sturrock unterstreicht: “Wir haben außerdem entdeckt, dass sich unter schwierigen Feuchtigkeitsbedingungen, die seitlichen Wurzeln nicht so gut entwickeln, wie in einem feuchten Boden. Wir können mithilfe dieser Bilder verstehen, wie sich die Wurzeln zellförmig entwickeln. Diese Daten können wir mit dem molekularen Mechanismus in Verbindung setzen. Wir bekommen so einen Eindruck, wie man Nutzpflanzen entwickeln kann, die in einem Boden mit geringerer Feuchtigkeit gut überleben können.”

Die Wissenschaftler wollen die Gene und Eigenschaften in der Wurzelstruktur ermitteln, die die Wasser- und Nährstoffaufnahme kontrollieren. Ihr Ziel ist es, anpassungsfähigere Nutzpflanzen zu entwickeln.

Mikrobiologin an der Universität von Nottingham Stephanie Smith sagte:
“Wir wissen bereits, dass Auxine, also Pflanzenhormone festlegen, wie die Pflanze ihre Wurzeln schlägt. Es gibt beispielsweise sehr schmale Wurzeln oder weit gefächerte Wurzeln. Aber wir wollen noch mehr wissen. Zum Beispiel, wie die Nährstoffaufnahme aus dem Boden funktioniert, oder wie das Wasser von der Wurzel aufgesogen wird.”

Es geht nicht nur um die Entwicklung leistungsstärkere Nutzpflanzen, sondern laut den Wissenschaftlern kann ihre Forschung auch für die Landwirtschaft wichtig sein, erklärt Malcolm Bennett. “Zurzeit nimmt eine Pflanze nur 40 Prozent der Düngemittel auf. Das bedeutet, dass viel Dünger in den Boden eindringt und nicht von der Pflanze aufgenommen wird. Das verschmutzt das Grundwasser. Wir wollen also die Anzahl der Nährstoffe, die verloren geht, reduzieren, damit die Pflanze mehr Nährstoffe aufnehmen kann.”

Die Wissenschaftler hoffen, dass es dazu eine weitere Zusammenarbeit zwischen Bodenspezialisten, Chemikern, Mathematikern, Computerexperten und Biologen geben wird.

http://www.cpib.ac.uk/research/projects/futureroots/