Salzstress bei Kulturpflanzen: Bedeutung für die weltweite Pflanzenproduktion

Abstract:

Obwohl Bodenversalzung eines der größten Probleme weltweit ist, welches die Pflanzenproduktion stark limitiert, sind die der salzinduzierten Wachstums- und Ertragsreduktion zugrundeliegenden physiologischen Mechanismen bisher nicht vollständig aufgeklärt. Durch Salinität wird zunächst das Vermögen der Pflanzen vermindert, Wasser aufzunehmen, wodurch es zu einem sofortigen Rückgang der Wachstumsrate kommt. Diese initiale Wachstumsreduktion geht zurück auf osmotische Veränderungen in der Pflanzenzelle und wird erst bei längerfristiger Salzwirkung durch Ionen-spezifische Effekte insbesondere durch einen Überschuss an Natrium abgelöst. Verschiedene Pflanzen, darunter auch zahlreiche salzempfindliche Glycophyten, zu deren Gruppe unsere Nutzgräser zählen, haben jedoch Mechanismen entwickelt, die eine Anpassung an hohe Salzkonzentrationen im Boden ermöglichen. So zeigte ein direkter Vergleich zweier unterschiedlich salzresistenter Maisgenotypen, dass unter salinen Bedingungen der resistentere Genotyp in der Lage war, die Pumpaktivität einer in der Plasmamembran lokalisierten Protonen-ATPase aufrecht zu erhalten, wodurch die für Pflanzenwachstum notwendige Ansäuerung der Zellwand bestehen blieb. Diese Tatsache wiederum ist von Einfluss auf zahlreiche weitere wachstumsbedingende physiologische Faktoren wie beispielsweise die Proteinsynthese. Neben dem Verständnis der genetischen Anpassungsmechanismen sind es insbesondere diese physiologischen Abläufe, die vor dem Hintergrund der weltweiten Nahrungsmittelsicherung zukünftig zur Entwicklung resistenter Nutzpflanzen beitragen können.