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Zukunftsprojekt ERDE

Überleben bei Überschwemmung

Wenn man Pflanzen zu reichhaltig gießt, tut man ihnen keinen Gefallen. Der Überschuss an Wasser füllt die vielen kleinen luftgefüllten Hohlräume in der Erde aus und versperrt den Wurzeln den Zugang zum lebenswichtigen Luftsauerstoff. In diesem Zustand der Hypoxie müssen die Pflanzen ihren Stoffwechsel umstellen. Doch wie bemerken sie den Mangel an Sauerstoff überhaupt?

Rund zehn Prozent der Ackerfläche weltweit ist von zeitweiser Überschwemmung betroffen. Meist führt das zu großen Ernteverlusten für die Landwirte. Bild vergrößern
Rund zehn Prozent der Ackerfläche weltweit ist von zeitweiser Überschwemmung betroffen. Meist führt das zu großen Ernteverlusten für die Landwirte. [weniger]

Reis ist eine der wenigen Kulturpflanzen, die auf überschwemmten Feldern ein gutes Wachstum zeigt. Die Pflanzen haben sich durch eine lange Selektion und Evolution an diese Lebensbedingungen angepasst. Die meisten anderen wichtigen Grundnahrungspflanzen wie Mais, Weizen oder Gerste kommen mit Staunässe gar nicht gut zurecht. Werden ihre Wurzelzellen längere Zeit vom Luftsauerstoff abgeschnitten, startet in den Zellen ein Stressprogramm um die schädlichen Auswirkungen des Sauerstoffmangels zu minimieren.

Bisher war jedoch noch weitgehend unbekannt, wie Pflanzen den Sauerstoffgehalt ihrer Umgebung überhaupt messen. Joost van Dongen und seine Arbeitsgruppe identifizierte im vergangenen Jahr ein Protein, das aufgrund seiner Struktur tatsächlich den Sauerstoffgehalt in der Umgebung messen und diese Information auch an den Zellkern weiterleiten kann. Fällt der Sauerstoffgehalt unter ein bestimmtes Niveau, reagiert der Zellkern mit der Aktivierung bestimmter Gene, deren Proteinprodukte die Pflanze am Leben halten sollen. Jetzt, da dieser molekulare Schalter bekannt ist, könnte man damit beginnen, durch geeignete Züchtungen die Überschwemmungstoleranz zahlreicher Feldfrüchte zu erhöhen.

[CS]

 
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