Forschungsergebnisse in Scientific Reports
Eine aktuelle Studie, die in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht wurde, präsentiert innovative Erkenntnisse zur Nutzung gentechnisch veränderter Mikroben als alternative Stickstoffquelle für Landwirte. Diese Forschung könnte einen bedeutenden Fortschritt in der Stickstoffversorgung von Nutzpflanzen darstellen.
Zusammenarbeit von führenden Institutionen
Die Studie ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern der University of Wisconsin-Madison, der Purdue University und dem Unternehmen Pivot Bio, das sich auf nachhaltige Landwirtschaft spezialisiert hat. Die Forscher konnten erstmals nachweisen, dass Genom-Editierung die Fähigkeit von Mikroben verbessert, Luftstickstoff zu binden und diesen an Pflanzen weiterzugeben.
Nachweis der Stickstoffbindung
Durch den Einsatz von isotopisch markiertem Stickstoff verfolgten die Wissenschaftler den Weg des Stickstoffs bis zu den Chlorophyllblättern von Mais. Die Ergebnisse zeigen, dass die gentechnisch veränderten Mikroben in der Lage sind, Stickstoff aus der Luft zu binden und diesen den Pflanzen zur Verfügung zu stellen.
Feldstudien und Ergebnisse
Feldversuche bestätigten, dass diese Mikroben Stickstoff in einem Umfang binden können, der bis zu 40 Pfund synthetischem Stickstoffdünger entspricht, ohne dabei die Erträge zu beeinträchtigen. Die Optimierung der Stickstoffdüngeranwendung ist seit langem eine Herausforderung für die Landwirtschaft.
Komplexität des Boden-Pflanze-Atmosphäre-Systems
Dr. Bruno Basso, Professor für Umweltwissenschaften, hebt hervor, dass das Zusammenspiel zwischen Boden, Pflanzen und Atmosphäre äußerst komplex ist. Unvorhersehbare Wetterbedingungen erschweren die Anpassung des Nährstoffangebots an den Pflanzenbedarf.
Biologische Stickstofffixierung
Diazotrophe, spezielle Bakterienarten, haben die Fähigkeit, atmosphärisches Stickstoffgas in Ammonium umzuwandeln, was für die Synthese von Aminosäuren und Proteinen wichtig ist. Dieser Prozess, bekannt als biologische Stickstofffixierung (BNF), war über Jahrtausende die Hauptquelle für Stickstoff in der Landwirtschaft, bevor synthetische Düngemittel entwickelt wurden.
Herausforderungen für bodeneigene Diazotrophe
Dr. Jean-Michel Ané, Professor für Bakteriologie, erklärt, dass bodeneigene Diazotrophe ihre Fähigkeit zur BNF verlieren können, wenn sie über längere Zeiträume hohen Stickstoffkonzentrationen im Boden ausgesetzt sind. Dies ist eine evolutionäre Anpassung, um Energie zu sparen, da BNF ein energieintensiver Prozess ist.
