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Phosphat-Perzeption

Für optimales Pflanzenwachstum werden etwa 30 chemische Elemente benötigt. Nach Stickstoff ist Phosphor das am stärksten limitierende Makroelement, welches die Produktion von Nutzpflanzen auf etwa 70% der weltweiten Anbauflächen erheblich beschränkt. Die von Pflanzen assimilierte Form des Phosphors ist anorganisches Phosphat (Pi), das zusammen mit seinen Estern und Anhydriden von zentraler Bedeutung für die chemische Energiewandlung und den intermediären Stoffwechsel ist. Daher hat die biologische Verfügbarkeit von Pi unmittelbare Auswirkungen auf pflanzliche Syntheseleistung und Biomasseproduktion. Wegen komplexer, pH-abhängiger (physico)-chemischer Reaktionen von Pi mit Bodenbestandteilen, insbesondere mit Metallverbindungen wie Eisenoxiden, ist freies Pi in vielen Ökosystemen nur suboptimal für die pflanzliche Assimilation verfügbar, dem durch Düngung in der Landwirtschaft entgegengewirkt wird. Auf ungenügende Pi-Versorgung reagieren Pflanzen mit der Aktivierung von vielfältigen Anpassungsreaktionen, die auf eine Umverteilung interner und maximale Erschließung externer Pi-Quellen gerichtet sind. Hierzu gehören eine Umprogrammierung des pflanzlichen Stoffwechsels zur Aufrechterhaltung des zellulären und systemischen Pi-Haushalts und eine profunde Umstrukturierung der Wurzelsystemarchitektur für eine effizientere Bodenexploration und Pi-Aufnahme.

Die physiologischen und biochemischen Reaktionen auf Pi-Mangel sind relativ gut verstanden. Hingegen sind die sensorischen Mechanismen, mit denen Pflanzen die aktuelle Pi-Verfügbarkeit in der Rhizosphäre messen und interpretieren weitgehend unbekannt. Wir sind an den Signalnetzwerken interessiert, welche den pflanzlichen Stoffwechsel und die Wurzelentwicklung an die externe Pi-Verfügbarkeit, insbesondere im Zusammenspiel mit verändertem Eisen- oder Stickstoffhaushalt, anpassen.  Ein umfassendes Verständnis pflanzlicher Reaktionen auf Pi-Mangel ist für die Entwicklung leistungsfähiger Kulturpflanzen mit verbesserter Pi-Nutzung notwendig, besonders im Hinblick auf die nicht-erneuerbaren und zur Neige gehenden Vorkommen Pi-haltiger Sedimente für die Produktion von Düngemitteln.

Diese Seite wurde zuletzt am 09.02.2017 geändert.

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