zur Suche springenzur Navigation springenzum Inhalt springen
Phosphorus and Hesperus by Evelyn De Morgan (1881), Public Domain.

Phōsphoros, der Träger des Lichts in der griechischen Mythologie und chemische Transporteur von Lichtenergie in die Biosphäre, steht im Mittelpunkt der Arbeitsgruppe Nährstoffperzeption. Phosphor ist neben Stickstoff der am häufigsten limitierende Makronährstoff für die terrestrische Primärproduktion. Die von Pflanzen assimilierte Form des Elements ist anorganisches Phosphat (Pi), das zusammen mit P-Estern und P-Anhydriden von zentraler Bedeutung für den Energiestoffwechsel ist. Pflanzliche Syntheseleistung und Erträge sind daher unmittelbar vom Pi-Status abhängig. Die Mobilität und biologische Verfügbarkeit von Pi sind aber wegen komplexer chemischer Interaktionen mit Bodenpartikeln und Metallkationen (Al, Fe, Ca, Mg), welche hochunlösliche Pi-Salze bilden, sehr stark eingeschränkt. Aus diesen Gründen bleibt eine Pi-Düngung in der Landwirtschaft problematisch und stark umweltbelastend. Zudem sind hochwertige Pi-Sedimente für die Düngemittelproduktion ein weltweit begrenzter Rohstoff. Ein umfassendes Verständnis der pflanzlichen Ernährung und Anpassung an Pi-Mangel ist erforderlich, um die Pi-Effizienz von Nutzpflanzen zu erhöhen und deren Ertragsstabilität auch zukünftig zu garantieren.

Pflanzen reagieren auf weit verbreiteten Pi-Mangel mit der Aktivierung vielfältiger Anpassungsreaktionen, die eine Umverteilung interner Pi-Pools und eine maximale Erschließung externer Pi-Quellen zur Folge haben. Hierzu gehören eine Umprogrammierung des pflanzlichen Stoffwechsels zur Aufrechterhaltung des zellulären und systemischen Pi-Haushalts sowie eine profunde Umstrukturierung der Wurzelsystemarchitektur für eine bessere Bodenexploration und lokale Pi-Aufnahme. Pi-Mangel begünstigt allgemein die Ausbildung eines flacheren Wurzelsystems mit einer vergrößerten Oberfläche. Diese Anpassung wird über die Hemmung des Primärwurzelwachstums sowie über die verstärkte Bildung von Seitenwurzeln und Wurzelhaaren realisiert. Die veränderte Wurzelentwicklung wird von biochemischen Anpassungsreaktionen und einer chemischen Modifizierung der Rhizosphäre begleitet, welche Pi aus schwer zugänglichen Quellen mobilisieren: sekretierte P-Hydrolasen mineralisieren P-haltige organische Verbindungen, exsudierte organische Säuren oder Phenolabkömmlinge setzen fest gebundenes Pi frei (Chelatierung von Metallkationen), und induzierte hochaffine Transporter nehmen das mobilisierte Pi effizienter auf.

Wir untersuchen die molekularen Mechanismen und Signalnetzwerke der pflanzlichen Pi Perzeption sowie die Anpassung der Wurzelentwicklung und des Stoffwechsels an veränderte Pi Verfügbarkeit, insbesondere im antagonistischen Zusammenspiel mit assoziierten Metallkationen (Al, Fe) und weiteren Makronährstoffen (N).

Diese Seite wurde zuletzt am 13.05.2019 geändert.

IPB Mainnav Search