Tiefe Gentech-Wurzeln schützen bei Hitze

Heißer, trockener und allgemein extremer wird das Wetter voraussichtlich in Zukunft. Forscher haben jetzt ein Gen entdeckt, das Pflanzen darauf vorbereitet. Ihre Wurzeln wachsen tiefer, wenn es gentechnisch verändert wird. Das ist gut bei Hitze.

Pflanzen mit tiefen Wurzeln haben viele Vorteile. Sie sind zum Beispiel standfester. Tiefwurzelnde Bäume wie Eichen fallen im Sturm nicht so schnell um wie flachwurzelnde Fichten. Es stabilisiert eine Pflanze, wenn sie tief im Boden verankert ist.

Zudem sind tiefe Wurzeln ein Schutz bei Trockenheit. Pflanzen, die ihre Wurzeln tief in den Boden recken, gelangen an Wasser und Nährstoffe, selbst wenn der Boden weiter oben trocken ist. Die Nährstoffe kann die Pflanze als Reserve speichern und nutzen, wenn sie nachwächst, wenn zum Beispiel ein Trieb abgebrochen oder abgestorben ist. Die Biomasse in den Wurzeln ist dann ein unterirdischer Kraftspeicher für die Pflanze.

Gen kontrolliert Pflanzenhormon

Stabile Wurzelsysteme machen Pflanzen resistenter gegen die Klimaerwärmung. Zugleich bremsen sie deren Beschleunigung. Pflanzen können nämlich Kohlenstoff speichern. Je massiver die Wurzeln einer Pflanze sind, desto mehr Biomasse hat sie, um den Kohlenstoff zu binden. Ein Forscherteam hat jetzt ein Gen entdeckt, das bestimmt, ob Wurzeln tief oder flach im Boden wachsen.

Das Gen EXOCYST70A3 kontrolliert das Hormon Auxin, das für das Wachstum von Pflanzen eine wichtige Rolle spielt. Es reguliert die Reaktion der Wurzeln, die wichtig ist, damit sich die Pflanze lokal anpassen kann. Das war schon bekannt. Mit welchem molekularen Mechanismus es die Wurzeln erreicht, war allerdings nicht klar. Im Experiment konnten die Forscher beobachten, dass Wurzeln tiefer in den Boden wachsen, wenn sie das Gen vorher verändern. Es entwickeln sich neue Wurzelsysteme, die sich an spezifische Umgebungen anpassen können.

Ackerschmalwand: kürzere und längere Wurzeln im Vergleich

Salk Institute

Ackerschmalwand: kürzere und längere Wurzeln im Vergleich

Mit diesem neuen Wissen könnten Pflanzen resistenter gegenüber Klimaveränderungen gemacht werden. Dies sei ein „wichtiger Schritt für die Anpassung von Pflanzen an sich ändernde Umgebungen“, sagt Studienautor Takehiko Ogura vom Salk Institute in La Jolla (US-Bundesstaat Kalifornien). Die Initiative Salk Harnessing Plants möchte Pflanzen mit Klimaschutz-Effekt züchten. Sie sollen robuste tiefe Wurzeln haben, die mehr Kohlenstoff speichern und so das CO2 in der Atmosphäre reduzieren.

Die Arbeit stammt von einem Forscherteam um Wolfgang Busch vom Salk Institute. Busch war zuvor Gruppenleiter am Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Wien, wo ein Großteil der nun publizierten Forschungsarbeit stattfand.

Marie Eickhoff, science.ORF.at

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