Bakterien lassen Pflanzen schneller wachsen

Pappel dank Endophyten-Impfung möglicher Biotreibstoff der Zukunft

Pappeln wachsen ohne und mit Bakterien unterschiedlich schnell (Foto: Universität Wien/Weckwerth)

Wien (pte028/27.10.2009/12:15) Manche Bakterien schädigen Pflanzen nicht, sondern fördern deren Wachstum. Das berichten Systembiologen der Universität Wien http://www.univie.ac.at/mosys rund um Wolfram Weckwerth im Fachjournal "Molecular Plant-Microbe Interactions". Sie konnten zeigen, dass in Pflanzen wohnende Bakterien, die als endophytisch bezeichnet werden, lebensnotwenige Funktionen ihres Wirts übernehmen. Ausnutzen könnte man diese Erkenntnis etwa bei der Pappel, die als wichtiger Lieferant für Biotreibstoffe gilt.

Bessere Aufnahme von Stickstoff

In einem Experiment verglichen die Forscher Pappeln mit und ohne Bakterien. Pappelpflanzen bakterienfrei zu halten ist erst seit kurzem durch eine am Brandenburger Johann Heinrich von Thünen-Institut entwickelte Methode möglich, bei der Pflanzenteile auf Wachstumsmedien platziert und jahrelang kultiviert werden. Die Auswertung im Massenspektrometer zeigte, dass bakterienlose Pappeln weniger stickstoffhaltige Metabolite wie etwa Aminosäuren enthalten. "Eine große Gruppe von Bakterien fördert das Wachstum", berichtet Weckwerth im pressetext-Interview.

So fixieren bestimmte Bakterien sowohl an den Pflanzenwurzeln als auch im Spross Stickstoff und geben ihn an die Pflanze weiter, wodurch diese auch auf nährstoffarmen Böden gedeihen kann. Daneben produzieren sie auch wachstumssteigernde Botenstoffe, sogenannte Phytohormone und erhalten im Gegenzug pflanzliche Stoffwechselprodukte aus der Photosynthese. "Bisher weiß man aber noch wenig über diese symbiotischen Wechselprozesse", so der Forscher. Die Pflanzen nehmen Bakterien über die Umwelt auf, möglich scheint jedoch auch die Weitergabe über die Samen.

Pappeln im Tank

Anwendung könnte diese Erkenntnis in der Produktion von Biotreibstoffen finden. "Die Pappel ist eines der wichtigsten Modellsysteme unter den Bioenergie-Pflanzen. Sie wächst schnell, gedeiht auch auf kontaminierten Böden und ihr Genom ist schon bekannt", betont Weckwerth. Wurden Pappeln zusätzlich mit endophytischen Bakterien geimpft, wuchsen sie in Folge um bis zu 50 Prozent schneller. Damit stellt für den Systembiologen der Einsatz von Bakterien eine Ergänzung zum gentechnischen Eingriff in die Pflanze dar, mit dem man deren Zelluloseanteil steigen und deren Ligningehalt sinken lässt.

Pappeln sind Hoffnungsträger der Biotreibstoff-Produktion. Nachdem die hohe Problematik der Biotreibstoffe aus Lebensmittel-Pflanzen wie Weizen, Mais und Zuckerrohr sichtbar geworden ist, konzentriert sich die Forschung nun auf die "zweite Generation" von verholzten Pflanzen. Deren Lignozellulose kann extrahiert und zu Zucker verwandelt werden, woraus in Folge Bioethanol entsteht. "Der nächste Schritt ist schließlich, Algen für diese Aufgabe heranzuziehen", so Weckwerth.

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