Bakterien schützen Nutzpflanzen vor Versalzung

Wenn der Meeresspiegel steigt, dringt Salzwasser in Küstenböden ein – eine wachsende Bedrohung für die Landwirtschaft weltweit. Die meisten Nutzpflanzen reagieren empfindlich auf zu viel Salz im Boden, ihr Wachstum stockt, die Erträge sinken. Doch in der Natur gibt es Lebewesen, die mit solchen Bedingungen bestens zurechtkommen: bestimmte Bakterien.

Forscher um Zheng von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben nun einen besonderen Mikroben-Stamm genauer unter die Lupe genommen: Bakterien der Gattung Pseudomonas. Diese fanden sie in der Nähe der Wurzeln von wilden Sojapflanzen, die auf salzbelasteten Böden wuchsen. Während andere Bakterien unter diesen Bedingungen abstarben, gediehen die Pseudomonas-Mikroben prächtig. Die Wissenschaftler vermuten, dass sie spezielle Gene besitzen, die ihnen einen Wettbewerbsvorteil unter salzigen Bedingungen verschaffen.

In einer Studie, die im Fachjournal Science Advances veröffentlicht wurde, isolierten die Forscher Proben dieser widerstandsfähigen Bakterien und testeten sie an verschiedenen Nutzpflanzen. Sie impften die Wurzeln von Sorghum, Mais, Tomaten und Raps mit den Mikroben – mit bemerkenswertem Erfolg. Die Pseudomonas-Populationen wuchsen in diesen Kulturen deutlich an, von 22 auf 41 Prozent, während sie in unbehandelten Kontrollpflanzen nur zwischen 1 und 21 Prozent lagen. Nicht alle Pflanzen profitierten gleichermaßen: Bei Reis und Weizen konnten sich die Bakterien nicht ansiedeln.

Besonders vielversprechend waren die Ergebnisse bei der wirtschaftlich bedeutenden Kulturpflanze Soja. Die Bakterien besiedelten die Wurzeln schnell – unter Salzstress verdoppelte sich ihre Zahl. Die behandelten Sojapflanzen entwickelten deutlich längere und mehr Seitenwurzeln als unbehandelte Pflanzen. In Gewächshaus- und Freilandversuchen zeigten sie eine erhöhte Salztoleranz.

Die Forscher entdeckten auch einen möglichen Mechanismus: In den Zellwänden der behandelten Sojapflanzen stieg der Gehalt an Lignin – einem Stoff, der Pflanzen Stabilität verleiht – um 30 bis 35 Prozent. Offenbar regen die Pseudomonas-Bakterien die Ligninproduktion an, was die Pflanzen widerstandsfähiger gegen Salz macht. Wie genau die Mikroben das bewerkstelligen, ist noch unklar. Die Forscher hoffen, diesen Mechanismus zu entschlüsseln, um die Bakterien künftig gezielt als natürliches Hilfsmittel in der Landwirtschaft einsetzen zu können. „Wenn Wissenschaftler diesen natürlichen Prozess nutzbar machen, könnte das den Beginn einer neuen Ära der klimaresistenten Landwirtschaft markieren“, so die Autoren.