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SPACEFARMING
Hormone helfen bei Pflanzenanbau im All
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Zürich
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6. November 2018

Die Bedingungen für den Anbau von Pflanzen zur Versorgung von Astronauten auf ihren Missionen sind alles andere als günstig: Weltraum-Landwirte haben mit Schwerelosigkeit oder nährstoffarmen Böden zu kämpfen. Wissenschaftler könnten nun einen Weg gefunden haben, wie sich trotzdem Pflanzen anbauen lassen: Sie setzen auf die Symbiose von Pilzen und Pflanzenwurzeln und ein spezielles Hormon.

Erde - Mondoberfläche

Aufnahme der Mondoberfläche und der Erde, aufgenommen von Apollo 8 am 24. Dezember 1968. Bild: NASA [Großansicht]

Nährstoffarme Böden und eine nahezu schwerelose Umgebung: Wie lassen sich auf dem Mond oder auf anderen Planeten trotzdem Kartoffeln anpflanzen? Indem man das Pflanzenhormon Strigolacton nutzt, zeigen Pflanzenbiologen der Universität Zürich auf. Dieses fördert die Symbiose zwischen Pilzen und feinen Wurzeln und unterstützt so das Pflanzenwachstum – selbst unter den erschwerten Bedingungen im All.

Nicht nur die NASA, auch Unternehmer wie Jeff Bezos oder Elon Musk spielen seit einiger Zeit mit dem Gedanken, in nicht allzu ferner Zukunft Kolonien auf dem Mond oder auf anderen Planeten aufzubauen. Diese Visionen sowie zukünftige Langzeit-Missionen in der bemannten Raumfahrt werfen die Frage auf, wie sich Weltraum-Teams nachhaltig mit Lebensmitteln versorgen können.

Ein möglicher Ansatz besteht darin, Ackerbau vor Ort zu betreiben. Allerdings sind die Böden auf dem Mond sowie auf anderen Planeten klar nährstoffärmer als das Ackerland bei uns. Die Alternative – nährstoffreiche Erde sowie Dünger in den Weltraum zu transportieren – ist ökologisch wie auch wirtschaftlich sehr fragwürdig.

Auf der Suche nach einem möglichen Ausweg konzentrierte sich eine Forschungsgruppe um Lorenzo Borghi von der Universität Zürich und Marcel Egli von der Hochschule Luzern auf die sogenannte Mykorrhiza, eine Symbiose zwischen Pilzen und feinen Pflanzenwurzeln. In dieser Lebensgemeinschaft versorgen Pilzfäden die Pflanzenwurzeln mit zusätzlichem Wasser, Stickstoff, Phosphaten sowie Spurenelementen aus dem Boden. Umgekehrt erhalten sie Zugang zu Zucker und Fetten, die von der Pflanze gebildet werden.

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Angeregt wird diese Symbiose durch Hormone der Strigolacton-Familie, welche die meisten Pflanzen rund um den Wurzelbereich in den Boden ausscheiden. Die Mykorrhizierung kann das Pflanzenwachstum massiv steigern und den Ernteertrag damit substanziell verbessern – speziell in nährstoffarmen Böden. Im Weltall müssen Kulturpflanzen jedoch nicht bloß mit nährstoffarmen Böden, sondern auch mit Mikrogravität zurechtkommen, das heißt mit nahezu fehlender Schwerkraft. Um den Einfluss einer solchen Umgebung auf das Pflanzenwachstum zu untersuchen, haben die Wissenschaftler Petunien und Mykorrhiza-Pilze unter simulierter Schwerelosigkeit kultiviert.

Petunien gelten als Modellorganismus für Nachtschattengewächse, zu denen zum Beispiel auch Tomaten, Kartoffeln und Auberginen gehören. Die Experimente zeigten, dass Mikrogravität die Mykorrhizierung behindert und so die Nährstoffaufnahme der Petunien aus dem Boden reduziert. Das Pflanzenhormon Strigolacton wirkt diesem negativen Effekt allerdings entgegen. Pflanzen mit einer ausgeprägten Strigolacton-Ausschüttung und Pilze, welche die Forschenden mit einem künstlichen Strigolacton-Hormon behandelten, konnten in nährstoffarmen Böden trotz Mikrogravität gut gedeihen.

"Um Kulturpflanzen wie Tomaten und Kartoffeln trotz den schwierigen Bedingungen im Weltall zum Wachsen zu bringen, müssen wir die Mykorrhiza-Bildung fördern", fasst Forschungsleiter Borghi zusammen. "Über Strigolacton-Hormone scheint dies zu gelingen. Unsere Erkenntnisse liefern so einen vielversprechenden Ansatz, um mit Pflanzen, die wir auf der Erde kultivieren, auch ertragreichen Ackerbau im Weltraum zu betreiben."

Die Ergebnisse werden in einem Fachartikel in der Zeitschrift Nature Microgravity  beschrieben.

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siehe auch
Mapheus: Pflanzenwachstum in Schwerelosigkeit - 7. Juli 2015
Links im WWW
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