Neue Studie: Zink steigert Ernteerträge und erhöht Klimaresilienz bei Leguminosen

BerlinForscher haben herausgefunden, dass Zink eine entscheidende Rolle im Stickstoffbindungsprozess bei Leguminosen spielt. Zusammen mit dem Transkriptionsregulator Fixation Under Nitrate (FUN) kann dies die leguminose-basierte Landwirtschaft verbessern. Die Studie könnte dazu beitragen, die Effizienz der Pflanzen zu steigern und den Bedarf an synthetischen Düngemitteln zu verringern.

Zink ist für die Stickstoff-Fixierung in Pflanzen unerlässlich und dient als sekundärer Signalgeber. Das Protein FUN erkennt Zink, was die Stickstoffversorgung verbessern kann, was zu höheren Ernteerträgen und besserer Klimaanpassung führt.

Forscher der Universität Aarhus in Dänemark, der Polytechnischen Universität Madrid und der Europäischen Synchrotronstrahlungsanlage in Frankreich haben entdeckt, dass Hülsenfrüchte Zink nutzen, um Umweltbedingungen zu steuern. Zink spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der Effizienz, mit der Wurzelknöllchen in Hülsenfrüchten Stickstoff fixieren. Diese Studie wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

FUN ist ein neuartiger Zinksensor, der den Stickstofffixierungsprozess in Pflanzennodulen steuert, indem er Zinksignale erkennt. „Es ist erstaunlich, die Rolle von Zink als sekundäres Signal in Pflanzen zu entdecken. Nach der Untersuchung von über 150.000 Pflanzen haben wir den Zinksensor FUN gefunden“, sagt Assistenzprofessor Jieshun Lin, Hauptautor der Studie.

Knöllchen bei Hülsenfrüchten werden durch Umweltbedingungen wie Temperatur, Dürre, Überflutung, Bodensalinität und hohen Stickstoffgehalt beeinträchtigt. FUN reguliert die Funktion der Knöllchen und beeinflusst die Stickstofffixierung der Pflanze. Professor Kasper Røjkjær Andersen erklärt, dass FUN den zellulären Zinkgehalt überwacht. Bei hohen Zinkwerten wird FUN inaktiv und bildet große Strukturen. Sinkt der Zinkgehalt, wird FUN wieder aktiv.

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Fortlaufende Stickstoffbindung ist vorteilhaft für die Landwirtschaft. Sie erhöht die Verfügbarkeit von Stickstoff sowohl für Leguminosen als auch für andere gleichzeitig oder nachfolgend angebaute Pflanzen. Der im Boden verbleibende Stickstoff unterstützt spätere Ernten. Dies kann zu effizienteren Bewirtschaftungsmethoden führen, den Bedarf an Stickstoffdüngern senken und die Umweltauswirkungen verringern.

Diese Forschung ist bedeutend, da sie zeigt, wie Zink und FUN die Stickstofffixierung steuern. Dieses Wissen kann zur Entwicklung besserer Hülsenfrüchte beitragen, was zu einer höheren Stickstoffabgabe, gesteigerten Ernteerträgen und einem geringeren Bedarf an synthetischen Düngemitteln führen kann.

Wissenschaftler erforschen, wie Zinksignale durch FUN erzeugt und verstanden werden. Die Erkenntnisse, die sie bei Hülsenfrüchten wie Ackerbohnen, Sojabohnen und Augenbohnen gewinnen, könnten die Anbaumethoden dieser Pflanzen revolutionieren.

Diese Entdeckung zeigt, dass Hülsenfrüchte besser mit schwierigen Wetterbedingungen umgehen können und ihre Produktivität stabil bleibt. Zudem könnten Landwirte nun Hülsenfrüchte in Gebieten anbauen, die bisher dafür ungeeignet waren.

Die Erkenntnisse über Zink und FUN eröffnen neue Möglichkeiten in der Landwirtschaft. Sie können umweltfreundlichere Methoden, verbessertes Pflanzenwachstum und weniger Umweltschäden fördern. Dieses Wissen kann zukünftige Anbaupläne lenken, die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegenüber Klimaveränderungen erhöhen und den Bedarf an chemischen Düngemitteln senken.