Bor ist einer der zentralen Mikronährstoffe für das Wachstum und die Fruchtbarkeit vieler Pflanzen. Extremwetterereignisse reduzieren jedoch die Verfügbarkeit des Nährstoffs: Dürre verringert die Aufnahme von Bor, Überschwemmungen schwemmen den Nährstoff aus dem Boden – bei den Pflanzen kommt weniger an. Im Zuge des Klimawandels stellt dieser Mangel einen zusätzlichen Stressor für die Pflanzen dar. Wie tolerant sie auf diese Schwankungen reagieren, entscheidet mit über die Erträge.
Seitlich wachsende Wurzeln erweitern Suchradius
Forschende der TUM haben weltweit 185 Untergruppen der auf Deutsch Acker-Schmalwand genannten Art analysiert und nach Bor-effizienten Pflanzen gesucht. Sieben davon – vor allem jene aus Bor-armen Böden Nordeuropas – konnten auch mit wenig Bor gut wachsen. „Jede dieser Pflanzen kann verschiedene Strategien entwickelt haben, um mit Bor-Mangel gut umzugehen“, erklärt Prof. Patrick Bienert, Professor für Crop Physiology an der TUM. Manche können Bor besonders gut aufnehmen, andere nutzen geringe Mengen Bor besser.
In der Analyse des Teams zeigte sich eine Gemeinsamkeit in der Anpassung der Wurzelarchitektur. Wenn wenig Bor vorhanden ist, gehen die Bor-effizienten Pflanzen auf Nahrungssuche: Sie sind in der Lage lange, seitlich ausscherende Wurzeln und vergrößern so ihren Radius zur Nährstoffaufnahme.
Gene für Bor-Effizienz identifiziert
Die genetischen Mechanismen, die die Bor-Effizienz in Pflanzen steuern, sind noch wenig bekannt. In ihrer Arbeit identifizierten die Forschenden Genregionen, die für die Bor-Nutzung und Aufnahme in Wurzel und Spross zuständig sind. Diese Erkenntnisse könnten helfen, nährstoffresiliente Pflanzen zu züchten.
Übertragung auf Nutzpflanzen
Aufbauend auf diesen Ergebnissen untersuchen die Forschenden nun die Nutzpflanze Raps. Da Raps wie Arabidopsis ein Kreuzblütler ist, sind die Forschenden optimistisch, die gewonnenen Erkenntnisse übertragen zu können und bald vielversprechende Ergebnisse zu erhalten.
„Nutzpflanzen sind meist empfindlicher gegenüber abiotischen Stressoren, wie zum Beispiel schwankender Zufuhr von Mikronährstoffen“, erklärt Patrick Bienert. „Wir möchten besonders effiziente Raps-Individuen finden, ihre Strategien identifizieren und anschließend diese Merkmale in die Linien hineinzüchten, die einen hohen Ertrag liefern. So könnten Pflanzen entstehen, die beides sind – ertragreich und klimaresilienter.“
Technische Universität München
Originalpublikation:
Alcock TD, Bienert MD, Junker A et al. Arabidopsis thaliana exhibits wide within-species variation in tolerance to boron limitation and root and shoot trait resilience associate with a pleiotropic locus. New Phytologist. 2025. https://doi.org/10.1111/nph.70570
