Ammonium im Boden fördert Ausbildung von Seitenwurzeln

26.01.2021 Forschung & Technik

Verbesserte Nährstoffaufnahme der Pflanzen

Pflanzen können ihre Wurzeln an den Standort sowie die Nährstoff- und Bodenverhältnisse anpassen. Dieses Phänomen ist zwar seit langem bekannt, nicht aber, wie die Kommunikation zwischen externer Nährstoffsituation und Wurzelentwicklung im Detail abläuft. Jetzt ist es Forschern des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben gelungen nachzuweisen, welchen Einfluss das Ammonium im Boden dabei hat.

Die seitliche Wurzelentwicklung wird vom pflanzlichen Wachstums- und Streckungshormon Auxin gesteuert. Eine IPK-Studie wies mittels fluoreszierender Proteine nach, wie sich ein lokales Ammoniumangebot im Boden auf die Wurzelentwicklung auswirkt. Das Ammonium erhöht die Anhäufung von Auxin im Wurzelgefäßsystem und fördert die Bildung von Seitenwurzeln. „Unsere Arbeit zeigt, dass die Ammoniumaufnahme durch die Wurzeln pH-Änderungen hervorruft, die das Pflanzenhormon Auxin in eine protonierte Form bringen, sodass Auxin in die äußeren Wurzelzellen vordringen kann, wo es die Entstehung von Seitenwurzeln auslöst", sagt Professor von Wirén, Leiter der Abteilung Physiologie und Zellbiologie am IPK. Inwieweit eine verstärkte Seitenwurzelbildung auch die Aufnahme anderer Nährstoffe fördere, müsse noch untersucht werden, ergänzt der Wissenschaftler.

Seitenwurzeln erhöhen Nährstoffaufnahmevermögen

Welche Bedeutung hat das nun für den Pflanzenbau und die Landwirtschaft? Stickstoff als einer der Bestandteile des Ammonium-Ions gehört zu den Hauptnährstoffen für die Pflanzen. Die Stickstoff-Verfügbarkeit ist also von enormer Bedeutung für unsere landwirtschaftlichen Kulturen. Stickstoffreicher Humus setzt bei der Mineralisierung Ammonium frei. Wachsenden Forderungen nach einer Reduzierung des Stickstoffdüngereinsatzes wird nach und nach durch die gezielte Platzierung schwer löslicher Düngemittelformen auf Ammoniumphosphatbasis im Boden entsprochen", sagt Professor von Wirén. Es habe sich außerdem gezeigt, dass diese lokalen Ammoniumdepots nicht nur die Seitenwurzelbildung, sondern auch die Mobilisierung und Aufnahme von Phosphat verbessern, einem weiteren wichtigen Hauptnährstoff der Feldfrüchte. „Da lokales Phosphat typischerweise längere Seitenwurzeln macht, während bei Ammonium mehr kurze Seitenwurzeln gebildet werden, stellt sich die Frage, ob diese Mechanismen zukünftig gezielter genutzt werden können, um lokale Nährstoffdepots im Boden effizienter zu erschließen“, stellt Wirén fest.

Quelle: idw - Informationsdienst Wissenschaft