Forschungsquartett | Mykorrhiza: Wie Pilze und Pflanzen zusammenarbeiten

Das Forschungsquartett — dieses Mal in Kooperation mit der Max-Planck-Gesellschaft

Mykorrhiza-Symbiose: eine hochspezialisierte Zusammenarbeit

Die meisten Pilze, die für Pflanzen wichtig sind, sieht man nie. Sie bilden keine Fruchtkörper wie Steinpilze oder Pfifferlinge, sondern existieren fast ausschließlich als feine, spinnwebenartige Hyphen unter der Erde. Die sogenannten Mykorrhiza-Pilze können der Pflanze dabei helfen, mehr Nährstoffe aus dem Boden aufzunehmen. Diese Nährstoffe können die Pilze auch selbst zwischenspeichern, bevor sie der nächste Regen wegspülen würde. Das bringt nicht nur den Pflanzen etwas, sondern verhindert auch, dass die Stoffe im Dünger in Flüssen oder Seen landen, wo sie der Natur schaden können.

Die Arbeitsgruppe „Wurzelbiologie und Mykorrhiza“ am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie erforscht die Mechanismen, die der Bildung einer arbuskulären Mykorrhiza zugrunde liegen. Bei der arbuskulären Mykorrhiza wächst der Pilz bis in die Pflanzenzellen hinein und bildet dort bäumchenartige Strukturen (Arbuskel), über die er die Nährstoffe wie Phosphat liefert und im Gegenzug von der Pflanze Zucker und Fette bekommt. Die Kommunikation und der Stoffaustausch sind so komplex, dass die Pflanzenzelle dafür ihre innere Struktur umbauen muss. „Diese Pilze bilden ein fast durchsichtiges Hyphen-Netzwerk, das so fein ist wie Spinnweben. Sie bilden nur ganz kleine Sporen, die direkt an den Hyphen hängen wie kleine Weintrauben. Sie sind ungefähr so groß wie ein Viertel Stecknadelkopf“, erklärt Prof. Caroline Gutjahr, Direktorin am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie.

Potenzial für Landwirtschaft und Medizin

Mykorrhizapilze werden bereits in der Biolandwirtschaft eingesetzt, um Nutzpflanzen robuster zu machen oder deren Nährstoffaufnahme zu verbessern. Dünger kann man somit zwar nicht komplett weglassen, aber bereits bei deutlich geringeren Konzentrationen kann die Pflanze somit mehr davon aufnehmen. Manche Pflanzen, wie die für Lakritze verwendete Süßholzwurzel, produzieren unter Pilzeinfluss auch mehr medizinisch wirksame Inhaltsstoffe. Ein Ansatz, der neue Wege in nachhaltiger Landwirtschaft und Pflanzenmedizin eröffnen könnte. „Unsere Nutzpflanzen sind eher darauf gezüchtet worden, mit viel Kunstdünger gedüngt zu werden. Sie sind sozusagen ‚verwöhnt‘ und nicht auf Symbiosen optimiert. Aber man hat die Hoffnung, dass durch diese Symbiosen Kunstdünger eingespart werden könnte“, so Prof. Gutjahr.

Wie funktioniert die Symbiose zwischen Pflanzenwurzeln und Mykorrhizapilzen? Wie kommunizieren Pilz und Pflanze miteinander, um ihre Symbiose einzugehen und aufrechtzuerhalten? Und welche Chancen bietet das für eine nachhaltige Landwirtschaft? Darüber hat Prof. Caroline Gutjahr, Direktorin der Abteilung „Wurzelbiologie und Symbiose“ am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie, mit detektor.fm-Redakteur Eduard Bär im „Forschungsquartett“ gesprochen.