Mikroben als Lebenselixier

Warum wachsen manche Pflanzen schnell und sterben früh, während andere langes, gesundes Leben führen?

Dieser Frage ist nun ein internationales Team unter der Leitung von Forschern der University of Manchester nachgegangen.

Die Antwort liegt im Boden

Direkt unter ihren Füßen, oder eher gesagt zwischen den Wurzeln, fanden die Wissenschaftler ihre Antwort.

Forscher haben schon lange vermutet, dass der Schlüssel zur Erklärung der Pflanzenvielfalt bei ihren Feinden liegt, einschließlich der im Boden vorkommenden Schadpilze.

Das Studium des mikrobiellen Lebens im Boden ist jedoch kompliziert und wird deswegen unter Wissenschaftlern gerne als “Black Box” bezeichnet.

Durch den Einsatz neuer molekularer Techniken fanden die Forscher heraus:

Zwischen den Wurzeln einiger Pflanzen Dutzende leben verschiedene schädliche Pilze.

Bei anderen kommen nur wenige schädliche Mikroben vor. Dafür siedeln sich dort viele nützliche Pilze an, die die Pflanzengesundheit fördern.

Rückkopplungen zwischen Pflanzen und Mikroben

Am Beispiel einer blumenreichen Wiese erklären sich in der Studie die Forscher der Fakultät für Erd- und Umweltwissenschaften der Universität (SEES), warum dort so viele verschiedene Pflanzen zusammenwachsen und keine einzelne Pflanze dominiert:

Das Pflanzenwachstum wird stark davon beeinflusst, wie viele verschiedene schädliche und nützliche Pilze von Pflanzenwurzeln angezogen werden.

Das Gleichgewicht zwischen schädlichen und nützlichen Pilzen beeinflusst das Wachstum und die Lebensdauer der Pflanzen.

Dies erklärt, warum einige Pflanzen schnell leben, aber jung sterben, während andere langsam wachsen und ein langes Leben führen:

Langsam wachsende Pflanzen haben ein langes Leben, wenn sie mit nützlichen Pilzen zusammenarbeiten.

Andere wachsen schnell und sind anfangs erfolgreich, werden aber durch Krankheiten, die durch schädliche Pilze verursacht werden, zerstört.

Ausgewogene „Ernährung“ für Pflanzen

Ähnlich wie beim Menschen ist die „Ernährung“ auch für die Pflanzengesundheit wichtig.

Böden mit reichlich Nährstoffen können ein üppiges Pflanzenwachstum unterstützen, aber aus einem hohen Nährstoffangebot kann auch eine Änderung der Bodenpilzbesiedlung zu Gunsten der Krankheitserreger resultieren.

Die Vielfalt mutmaßlicher pathogener, mykorrhizaler (Mykorrhiza : Form der Symbiose von Pilzen und Pflanzen, bei der ein Pilz mit dem Feinwurzelsystem einer Pflanze in Kontakt ist) und saprotrophischer (saprotroph: Organismen, die tote organische Substanz als Nahrung nutzen) Pilze ist laut den Forschungsergebnissen ein primärer Regulator von Pflanzen-Boden-Rückkopplungen.

Gezeigt wurde dies unter anderem an Pflanzenarten mit ressourcen-akquisitorischen Merkmalen wie hohen Stickstoffkonzentrationen im Spross und dünnen Wurzeln.

Diese ziehen verschiedene mutmaßliche krankheitserregende Pilze und spezialisierte Saprotrophe an und verursachen eine geringere Vielfalt von Mykorrhizapilzen.

Dies führt zu einer starken Unterdrückung des Pflanzenwachstums.

Rückkopplungen zwischen Pflanzen und mikrobiellen Bodengemeinschaften spielen eine wichtige Rolle in der Vegetationsdynamik.

Die Auswirkungen von Bodenpilzen auf die Rückkopplung von Pflanzen und Böden in den verschiedenen Gilden von Bodenpilzen können aber stark variieren

Das kollektive Ergebnis dieser Reaktionen bestimmt die Produktivität der Pflanzen und auch die möglichen Interaktionen zwischen Pflanzen.

Die verschiedenen Strategien zum Erwerb von Pflanzennährstoffen und die Bodenfruchtbarkeit sind, wie die Studie zeigt, wichtige Regulatoren für die Rückkopplung von Pflanzen und Böden, wobei rohstoffausbeutende Pflanzenarten und fruchtbare Böden negative Rückkopplungen fördern.

Das Verständnis der Zusammenhänge zwischen Strategien zum Erwerb von Pflanzenressourcen und der Vielfalt wichtiger Bodenpilzgilden wollen die Forscher nutzen um Pflanzen-Boden-Rückkopplungen und die Vegetationsdynamik in terrestrischen Ökosystemen besser vorherzusagen.

Gleichgewicht herstellen

Diese Ergebnisse, so die Wissenschaftler, könnten den Weg für neue Ansätze in der Landwirtschaft ebnen:

Damit könnte ein mikrobielles Gleichgewicht im Wurzelbereich von Nutzpflanzen gezielt in Richtung günstiger anstatt schädlicher Mikroben hergestellt werden – für die Produktion gesunder Pflanzen.

Bodenmikroben reagieren sehr empfindlich auf menschliche Eingriffe wie intensive Landwirtschaft.

Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass negative Auswirkungen auf Bodenmikroben Auswirkungen auf die Erhaltung der Pflanzenvielfalt haben können.

Hier geht es zur Studie.