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Zuerst desinfizieren, dann fressen

pressemitteilung vom 21. Juni 2004

Um sich den Zugang zu den im Boden verborgenen Nährstoffen zu sichern, entfernt die Weisse Lupine Bakterien und unerwünschte Pilze rund um ihre Wurzeln. So interpretiert Laure Weisskopf, Mitglied des Nationalen Forschungsschwerpunkts Plant Survival, eine Entdeckung, die sie letzten Monat bei einer Konferenz der Phytochemical Society of Europe vorstellte.

Phosphat ist eines der Grundelemente für die pflanzliche Ernährung. Enthält der Boden zuwenig davon, produzieren die Wurzeln gewisser Pflanzen wie zum Beispiel die Weisse Lupine Zitronensäure. Dies ist ein Molekül, das den Zugang zum im Fels enthaltenen Phosphat erleichtert. Allerdings ist die Zitronensäure auch bevorzugte Nahrung von Mikroorganismen, Bakterien und Pilzen, die in der Umgebung der Wurzeln leben. Wie also kann die Lupine sichergehen, dass die von ihr produzierte Zitronensäure tatsächlich zur Freisetzung von Phosphat dient und nicht bereits zuvor von der Mikroflora des Bodens abgebaut wird? Dieser Frage ist Laure Weisskopf, Doktorandin an der Universität Zürich, im Rahmen ihrer Dissertation nachgegangen.

Die Arbeit der Forscherin zeichnet sich durch ihren interdisziplinären Charakter aus. Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit drei Forschungsgruppen des NFS Plant Survival zum grossen Teil an der Universität Neuenburg realisiert. Gefragt waren Kenntnisse in Pflanzenphysiologie, Chemie und Mikrobiologie. Die Untersuchungen über die Absonderung von phenolischen Substanzen durch die Wurzeln der Weissen Lupine haben Laure Weisskopf einen Preis der Phytochemical Society of Europe eingetragen. Sie wurde für ein Poster ausgezeichnet, das sie vergangen Monat an einem internationalen Symposium in Gargnano (Italien) vorstellte.

Die Originalität dieser Studie liegt auch in der Auswahl der Modellpflanze: Die Weisse Lupine ist für die Landwirtschaft von Bedeutung, da diese Leguminose sowohl als Nahrungsmittel, wie auch als Tierfutter und Gründünger angebaut wird.

In dem sie den Abwehrmechanismus der Weissen Lupine gegen ihre potentiellen Widersacher unter den Mikroben studierte, hat Laure Weisskopf gezeigt, dass die Pflanze eine Vielzahl von Möglichkeiten nutzt, um sich zielgerichtet und wirkungsvoll davor zu schützen, dass ihre Zitronensäure durch Mikroben verzehrt wird. Gegen Bakterien kämpft die Lupine, indem sie dort, wo sie die Zitronensäure ausscheidet, den Boden zusätzlich ansäuert, was das Wachstum der Bakterien deutlich verringert.

Um gegen Pilze anzukämpfen - sie reagieren weniger sensibel auf die Ansäuerung -, greift die Lupine auf zwei Strategien zurück: Die Produktion von Enzymen, welche die Zellwand der Pilze schwächen und das Ausscheiden von phenolischen Substanzen, die für ihre fungizide Wirkung bekannt sind. «Es ist tatsächlich so, als würden die Wurzeln der Lupine es fertig bringen, die Mikroben auf Distanz zu halten », sagt die junge Forscherin voller Begeisterung, «dadurch verhindert die Pflanze, dass die Zitronensäure abgebaut wird, bevor sie ihren eigentlichen Zweck erfüllt hat: Das im Boden vorhandene, nicht lösbare Phosphat zurückzugewinnen.»

Damit sind aber längst nicht alle Fragen geklärt. Insbesondere interessiert die Forscherin die Auswirkung bestimmter phenolischen Substanzen auf die Sporenbildung eines Fusarium genannten Pilzes, der ein notorischer Krankheitserreger der Lupine ist. Laure Weisskopf sieht diese Auswirkung durchaus positiv für die Pflanze. Der Pilz, so erklärt die Biologin, wird in diesem Fall durch die Sporenbildung in einen Ruhezustand" versetzt und so seines schädlichen Potentials beraubt. Diese Hypothese muss allerdings noch überprüft werden. So wie es auch herauszufinden gilt, wie genau diese phenolischen Substanzen in den Pflanzenzellen gespeichert werden, bevor sie in den Boden abgegeben werden.

für weitere information

Laure Weisskopf
Universität Zürich
Institut für Pflanzenbiologie

Prof. Enrico Martinoia
Universität Zürich
Institut für Pflanzenbiologie

Redaktor: Igor Chlebny