- Neue Publikation zur Bedeutung von Kalium in der Stresstoleranz

Der ehemalige IAPN Wissenschaftler Dr. Ariel Turcios hat zusammen mit Juniorprofessorin Dr. Merle Tränkner aktuelle Forschungsergebnisse zur Bedeutung von Kalium in der Salzstresstoleranz von Quinoa veröffentlicht.

 

Aufgrund ihrer für die Human- und Tierernährung vorteilhaften Eigenschaften wird Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) als wertvolle Kulturpflanze angesehen. Da sie zu den sogenannten Halophyten, den Salzpflanzen, zählt, weist sie eine weitere wichtige Eigenschaft auf, nämlich Toleranz gegenüber salinen Bedingungen. Daher kann sie auf Böden mit hohen Salzgehalten angebaut werden und so die Produktivität auf degradierten Landflächen erhalten.

Chenopodium quinoa, angebaut unter salinen Bedingungen. (Foto: Turcios)

Chenopodium quinoa, angebaut unter salinen Bedingungen. (Foto: Turcios)

Versalzung ist die Ursache für die Degradierung von 20 Prozent der weltweit bewässerten Böden und verursacht enorme wirtschaftliche Verluste in der landwirtschaftlichen Produktion. Die hohen Salzkonzentrationen werden hauptsächlich durch den Überschuss an Natrium- und Chlorid-Ionen (Na+ und Cl-) im Boden verursacht und führen zu Nährstoffstörungen in den Pflanzen. Außerdem beeinträchtigen sie den Transport und die Verfügbarkeit essentieller Nährstoffe, wie zum Beispiel Kalium (K). 

K ist ein essentieller Pflanzennährstoff, der an zahlreichen pflanzenphysiologischen Funktionen beteiligt ist, etwa an der Regulierung von turgorgesteuerten Prozessen wie der Stomatabewegung und der Zellstreckung. Außerdem wurde festgestellt, dass die zelluläre K-Homöostase, also das zelluläre K-Gleichgewicht, essentiell für die Salztoleranz ist.

 

Um die Bedeutung von K bei der Abschwächung von Salzstress in Quinoa zu untersuchen, wurde ein Experiment mit verschiedenen K-Versorgungsstufen und unterschiedlichen Salzkonzentrationen durchgeführt. Verschiedene physiologische Parameter wurden während des Wachstums der Quinoa-Pflanzen untersucht. Die Hauptergebnisse waren:

  • Eine erhöhte K-Versorgung führte zu einer erhöhten K-Aufnahme unter Salzstress. 
  • Eine adäquate Versorgung mit K unter salinen Bedingungen begünstigte das Pflanzenwachstum.
  • Hohe Salzkonzentrationen reduzierten die stomatäre Dichte, vermutlich als eine Strategie zur Kontrolle der Transpiration. 
  • Eine erhöhte K-Versorgung unter salinen Bedingungen führte zu einer höheren Biomasse-Wassernutzungseffizienz.

Die Studie zeigte, dass die Toleranz gegenüber Salzstress mit steigender K-Versorgung über das Kulturmedium zunimmt. Durch die erhöhte K-Aufnahme unter salinen Wachstumsbedingungen wird ein günstiges K/Na-Verhältnis aufrechterhalten, das als Mechanismus zur Vermeidung von Salzstress dient. Folglich ist eine angemessene K-Versorgung im Quinoa-Anbau unter salinen Bedingungen sehr empfehlenswert. Unsere Ergebnisse können als Grundlage für weitere Studien dienen, in denen die Mineralstoffversorgung als wichtiger Schlüssel für die Salztoleranz und damit die Optimierung der Pflanzenproduktivität unter salzigen Bedingungen betrachtet wird.

 

Die Ergebnisse sind in dem Artikel „Potassium, an important element to improve water use efficiency and growth parameters in quinoa (Chenopodium quinoa) under saline conditions“  in der Fachzeitschrift Journal of Agronomy and Crop Science veröffentlicht. Die Studie wurde von Professor Dr. Jutta Papenbrock vom Institut für Botanik an der Leibniz Universität Hannover mitverfasst. 

 

 

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