Mikroben helfen Pflanzen bei schwerer Trockenheit zu überleben

15. AZK: Vortrag von Dr. Ing. Erwin Thoma "Die geheime Sprache der Bäume" | 04.09.2018 | www.kla.tv (Juni 2019).

Anonim

Mit Kalifornien in seinem fünften Jahr der schweren Dürre und vielen westlichen Staaten erleben ein weiteres Jahr der ungewöhnlich trockenen Bedingungen, Pflanzen sind gestresst.

Landwirtschaftliche Pflanzen, Gräser und Gartenpflanzen können krank werden und sterben, wenn Faktoren wie Trockenheit und übermäßige Sonne sie zwingen, härter zu arbeiten, um zu überleben.

Jetzt können Pflanzen Trockenheit und andere Stressoren mit Hilfe von natürlichen Mikroben besser tolerieren, fanden Studien der University of Washington heraus. Insbesondere Pflanzen, die eine Dosis von Mikroben erhalten haben, bleiben länger grün und sind in der Lage, Dürrebedingungen zu widerstehen, indem sie mehr Blätter und Wurzeln anbauen und weniger Wasser verbrauchen.

"Pflanzen sind weniger gestresst, wenn sie diese natürlichen Mikroben haben", sagte Senior-Autorin Sharon Doty, eine UW-Professorin für Umwelt- und Forstwissenschaften. "Sie werden den Anlagen helfen, mit Umweltproblemen umzugehen, insbesondere mit dem Klimawandel."

Die Ergebnisse wurden diesen Monat online in der Zeitschrift Current Plant Biology veröffentlicht.

Mikroben und ihre Vorteile für Pflanzen sind ein aufkeimendes Gebiet, und Dotys Labor in den letzten 15 Jahren hat viele verschiedene Aspekte dieser gegenseitigen Symbiose erforscht. Anfang dieses Jahres zeigte ihr Team, dass Mikroben in Pflanzen ihnen helfen, in ansonsten unwirtlichen Umgebungen zu wachsen - im Wesentlichen als natürlicher Dünger.

Natürliche Nährstoffe zu liefern und die Trockenresistenz zu erhöhen, könnte es einfacher und umweltfreundlicher machen, Getreide- und Gemüsekulturen, Obst- und Nussbäume anzubauen und sogar Golfplätze üppig und grün aussehen zu lassen, ohne überschüssige Mengen an Wasser und chemischem Dünger zu verwenden.

"Je mehr ich lerne, je mehr ich auf diesem Gebiet recherchiere, desto spannender wird es, vor allem in den angewandten Aspekten", sagte Hauptautor Zareen Khan, ein UW-Forscher in den Umwelt- und Forstwissenschaften. "Ich denke, dieses Wissen kann genutzt werden, um Strategien zu entwickeln, um den Herausforderungen des Klimawandels zu begegnen."

In dieser Studie untersuchten die Forscher die Fähigkeit von jungen Pappeln, Dürrebedingungen über einen Monat lang zu tolerieren, mit und ohne die Hilfe von Mikroben, Endophyten genannt, Bakterien, die innerhalb einer Pflanze leben, ohne Krankheiten zu verursachen.

Die Forscher geimpft die jungen Pappel Stecklinge mit einem Cocktail von Mikroben aus wilden Pappeln und Weiden unter ungünstigen Bedingungen isoliert. Sie gossen die Mischung an der Basis der Stiele von 10 Pappeln, während die anderen 10 Stecklinge keine Mikroben erhielten. Nach einer kurzen Wachstumsperiode in einem Gewächshaus waren alle 20 Pflanzen für einen Monat Trockenheit ausgesetzt.

Es ist wichtig zu beachten, dass alle Pappeln Mikroben im Inneren hatten - sie sind natürlich in jedem Lebewesen vorhanden. Aber als die Forscher Mikroben aus Wildpappeln und Weiden hinzufügten, bemerkten sie einen Nutzen für die Pflanzen.

Insbesondere die Pappeln, denen die Probiotika gegeben wurden, verdoppelten ihre Wurzelbiomasse und erfuhren fast 30 Prozent mehr Blatt- und Stängelwachstum als Pappeln ohne die hinzugefügten Mikroben. Unter trockenen Bedingungen blieben die Pappeln mit Mikroben auch grün mit robusten Blättern und Stielen, während ihre Gegenstücke braun und verwelkt waren.

"Pflanzen sind insgesamt grüner und gesünder, wenn sie diese Mikroben haben", sagte Doty.

Die Forscher wählten Pappeln, um diese vorteilhafte Beziehung zu demonstrieren, da die schnell wachsenden Bäume für Biokraftstoffe oder auf Pflanzen basierende erneuerbare Energie wichtig sind.

"Eine der Beschränkungen von Biokraftstoff ist die Produktion in großem Maßstab", sagte Khan. "Wenn wir den Wasserverbrauch auf Pappelbaumplantagen reduzieren können, indem wir natürlich vorkommende Endophyten hinzufügen, kann das enorme wirtschaftliche und ökologische Vorteile bringen."

Mikroorganismen helfen auch, dass Kulturpflanzen wie Tomaten, Mais und Paprika toleranter gegenüber Trockenheit sind. Die Forscher arbeiten mit einem Ingenieurunternehmen, Intrinsyx Technologies, zusammen, um die gleiche vorteilhafte Beziehung zwischen Mikroben und landwirtschaftlichen Pflanzen zu zeigen, wobei die Nutzpflanzen die nützlichen Mikroben erhalten, die mehr Gemüse ergeben und bei trockenem, heißem Wetter besser reagieren.

"Mikroben, die Pflanzen helfen, sich früh zu etablieren, schnell zu wachsen und sie vor Stress in ihrer Umwelt, insbesondere vor Trockenheit, zu schützen, sind eine große Sache", sagte John Freeman, leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Intrinsyx, der mit Dotys Team an der UW zusammenarbeitet. "Die Verwendung dieser Endophyten in landwirtschaftlicher Umgebung ist für Landwirte und Landwirte sehr vielversprechend."

Die Forscher vermuten, dass eine Reihe von Faktoren am Werk sind. Mikroben ermöglichen Pflanzen, mehr Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor anzusammeln. Die Mikroben helfen Pflanzen auch, Wasser effizienter zu nutzen und produzieren sogar Moleküle, die das Pflanzenwachstum fördern und ihnen helfen, grün zu bleiben.

Durch die Gewinnung von mehr Wurzel-, Stängel- und Blattmasse können Pflanzen auch mehr Wasser speichern.

"Endophyten helfen Pflanzen, mehr Wurzeln zu bilden, so dass sie mehr Oberfläche haben, um sich auf Wasser zu halten und den Stress der Dürre länger zu überleben", sagte Khan.

Die nächsten Schritte umfassen ein besseres Verständnis dafür, wie Mikroben die Pflanzen stärken und die besten Stämme finden, um verschiedenen Pflanzen bei der Bewältigung verschiedener Belastungen zu helfen.

"Die nützlichsten für den Job zu finden, ist der Schlüssel zum Einsatz dieser Technologie", sagte Khan.

Weitere Koautoren sind Hyungmin Rho, Shang Han Hung und Soo-Hyung Kim von der UW School of Environmental and Forest Sciences; Andrea Firrincieli von der Universität Tuscia in Italien; und Virginia Luna und Oscar Masciarelli von der Universidad Nacional de Río Cuarto in Argentinien.

menu
menu