Pflanzen wissen wie Menschen, wann sie satt sind – und Forscher haben nun das molekulare Signal gefunden, das einer Pflanze sagt, sie solle aufhören zu fressen. Ein Team unter der Leitung der New York University und des argentinischen Forschungsinstituts INGEBI hat ein Protein namens HHO5 identifiziert, das als 'Stickstoff-Sättigungsschalter' der Pflanze fungiert, wie eine in The Plant Cell veröffentlichte Studie zeigt.
Stickstoff ist der Nährstoff, der das Pflanzenwachstum am stärksten begrenzt, und die Landwirtschaft der Welt setzt enorme Mengen davon als Dünger ein. Doch Pflanzen nehmen nur etwa die Hälfte des ausgebrachten Düngers auf. Der Rest sickert in Gewässer, fördert schädliche Algenblüten oder verbleibt im Boden und trägt zu Emissionen von Lachgas bei – einem Treibhausgas, das über ein Jahrhundert etwa 273-mal stärker wirkt als CO2. Auch die Herstellung und der Transport von Dünger sind teuer und politisch fragil.
Das NYU-Team fand heraus, dass HHO5 eingreift, sobald eine Pflanze genügend organischen Stickstoff aufgebaut hat – mit einer zweiteiligen Botschaft: Es schaltet Gene an, die den bereits gespeicherten Stickstoff verarbeiten, und schaltet gleichzeitig die Gene ab, die mehr anorganischen Stickstoff aus dem Boden ziehen – praktisch: 'Ich bin satt.' Wenn HHO5 sich mit einem Partnerprotein namens WRKY21 verbindet, wechselt es die Rolle und wird zum Aktivator von Genen des organischen Stickstoffs.
Um zu beweisen, dass der Schalter tatsächlich den Appetit kontrolliert, erzeugten die Forscher Arabidopsis-Pflanzen ohne HHO5. Unter bestimmten Stickstoffbedingungen nahmen diese Pflanzen fast dreimal mehr Stickstoff auf als normale. 'Dieses Wissen könnte die Züchtung gefräßiger Pflanzensorten ermöglichen, die mehr verfügbaren Stickstoff absorbieren', sagte Will Hinckley, Hauptautor der Studie.
Nutzpflanzen, die mehr von dem ihnen gegebenen Stickstoff verwerten – oder weniger benötigen –, könnten Düngerkosten senken, Gewässer schützen und landwirtschaftliche Treibhausgasemissionen reduzieren. Die NYU hat ein Patent für die Erkenntnisse angemeldet.
