Züchtung salztoleranter Pflanzen

Quinoa dient als Vorbild

Ein Artikel von Red. | 17.10.2017 - 08:50

Eine Pflanze, die gut auf versalzenen Standorten gedeiht, indem sie überschüssiges Salz in speziellen Blasen auf ihren Blättern ablagert? Quinoa heißt die Wunderpflanze, die nun als Vorbild dienen soll, um andere Nutzpflanzen salztolerant zu machen.

Von Natur aus widerstandsfähig

Neben Bodenerosion wird die zunhemende Bodenversalzung zu einem immer größeren Problem. Diese tritt v.a. in trockenen Regionen der Erde auf, wo Landwirte ihre Felder intensiv bewässern müssen. Im Wasser gelöste Salze, wie Natrium und Chlorid bleiben nach Verdunstung im Boden zurück und können diesen auf lange Sicht unfruchtbar machen.

Bisherige Versuche salztolerante Pflanzen zu züchten, scheiterten an der Herangehensweise salztolerante Zuchtlinien zu identifizieren. Unsere Kulturpflanzen sind aus jahrelanger Zucht hervorgegangen und haben dadurch viel von ihrer natürlichen Widerstandskraft verloren.

Salzentsorgung wird mit Zucker bezahlt

Mit dieser Erkenntnis änderten die Forscher auch ihre Strategie und setzen nun auf Pflanzen, die von Natur aus salztolerant sind. Quinoa (Chenopodium quinoa) ist eine solche Pflanze. Sie nimmt Salz aus dem Boden auf und lagert es in blasenförmige Zellen auf ihrer Blattoberfläche ein.
Die runden bis ovalen Blasenzellen von Quinoa haben einen Durchmesser von fast einem halben Millimeter und sind damit fast schon mit bloßem Auge zu erkennen. Ihr Speichervolumen ist bis zu 1.000 Mal größer als das einer normalen Zelle der Blattoberfläche.

Bei der Entschlüsselung des Erbguts fanden die Forscher heraus, dass auch ohne Salzbehandlung in den Blasenzellen Gene arbeiten, die bei anderen Pflanzen nur bei Stress aktiv sind. Darunter befinden sich Transporter, die Natrium- und Chlorid-Ionen in die Blasenzelle transportieren. Die zur Speicherung des Salzes benötigte Energie gewinnen die Blasenzellen aus Zuckermolekülen, die sie eigens dafür aus dem Blatt importieren.

Wie können andere Nutzpflanzen davon profitieren?

Um hinter das Gehemnis der Salztoleranz von Quinoa zu kommen, beschäftigen sich die Forscher mit Arten, die entweder mit sehr vielen oder sehr wenigen Salzblasen ausgestattet sind. Bislang sind etwa 2000 Wild- und Zuchtformen der Nutzpflanze bekannt. Ziel ist es am Ende nicht nur noch stresstolerantere Quinoa-Arten zu züchten, sondern deren Salztoleranz-Gen auch in verwandte Kulturpflanzen, wie Zuckerrüben oder Spinat, einzukreuzen.

Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg