Bodenforschung am Umweltforschungszentrum

Auch die Maisforscher aus Bad Lauchstädt sind am DFG-Schwerpunktprogramm zur Rhizosphärenforschung beteiligt

Für alle LeserMan kann es eigentlich so formulieren: Leipzig täte gut daran, die alten Waldbewirtschaftungspläne im Auenwald zu stoppen. Jetzt. Was man so ein Moratorium nennt. Denn mit Moratorien gewinnt man Zeit, ein Thema zu durchdenken und vor allem Fachkompetenz hinzuziehen. Das hat Leipzigs Abteilung Stadtforsten jetzt zwar getan. Aber gerade Leipziger Forschungsergebnisse zeigen, wie rudimentär die üblichen Erkenntnisse über Bodenbiotope sind. Die eigentliche Bodenforschung hat gerade erst begonnen.

So wie am Umweltforschungszentrum, das jetzt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ein besonderes Bodenforschungsprojekt mit sechs Millionen Euro gefördert bekommt: ein neues Schwerpunktprogramm zur Rhizosphärenforschung.

Die Rhizosphäre – was ist das?

Die Rhizosphäre ist der unmittelbar durch eine lebende Wurzel beeinflusste Raum im Boden. Sie ist Lebensraum für zahlreiche Organismen, darunter Pilze, Bakterien und Fadenwürmer. Pflanzenwurzeln geben verschiedene organische Verbindungen in das Erdreich ab. Diese Stoffe verändern pH-Werte, mobilisieren Nährstoffe und dienen der Bildung einer speziellen Mikroorganismengesellschaft aus Bakterien und Pilzen.

Im Verlauf der Pflanzenentwicklung dringen die Wurzeln in immer neue Bereiche des Bodens vor und erschließen sich so kontinuierlich Nährstoffe und Wasser. Ein besonderes Kennzeichen der Rhizosphäre sind die ausgeprägten Gradienten der chemischen, biologischen und physikalischen Parameter. Das heißt, auf kleinstem Raum sind extrem unterschiedliche Lebensbedingungen für die verschiedenen Organismen anzutreffen.

Und: Über die Rhizosphäre kommunizieren Pflanzen mit ihrer Umwelt. Oder wie es Wikipedia knapp beschreibt: „Dieser Bereich ist bodenökologisch von besonderem Interesse, da hier Boden, Pflanzen und Lebewesen (insbesondere Mikroorganismen der Mikrofauna) interagieren.“

Das trifft für Bäume im Wald mit ihrem gewaltigen Wurzelwerk genauso zu wie für Nutzpflanzen wie den Mais.

Mais ist ja auch deshalb interessant, weil er in diesem Dürresommer eine der Pflanzen war, die besonders unter dem Wassermangel litten. Die Rhizomsphären-Forschung ist also auch für eine andere, klimaangepasste Landwirtschaft wichtig.

Es geht um das Gesamtsystem Wurzel und Boden

Zentrales Anliegen des Schwerpunktprogramms ist die Betrachtung des Gesamtsystems von Wurzel und Boden. Insbesondere sollen die Wechselwirkungen zwischen Wurzeln, Mikroorganismen und Böden erforscht werden und wie sich daraus charakteristische Muster in der räumlich-zeitlichen Entwicklung von physikalischen, biologischen und chemischen Eigenschaften ergeben. Diese Muster bedingen zahlreiche Prozesse im Wurzel-Boden-System, etwa die Aufnahme von Wasser- und Nährstoffen, die Speicherung von Kohlenstoff und die Gesundheit von Pflanzen. Diese Muster sind jedoch bislang vielfach ungeklärt.

Um diese Lücken zu schließen, starten unter dem Schirm des Schwerpunktprogramms insgesamt 25 Forschungsprojekte in verschiedenen Disziplinen – von der Mikrobiologie und Pflanzengenetik über Bodenchemie und Bodenphysik bis hin zur Modellierung. 18 deutsche Forschungseinrichtungen sind am Konsortium beteiligt. Das UFZ selber bringt sich neben der Koordination des Gesamtprojektes mit seiner Expertise in der Bodensystemforschung, der Bodenökologie, der Analytik sowie mit ProVIS (Zentrum zur Visualisierung biochemischer Prozesse auf zellulärer Ebene) und der Feldversuchsstation Bad Lauchstädt in mehrere Teilprojekte ein.

3D-Darstellung der Altersverteilung des Wurzelsystems einer 16 Tage alten Pflanze, die in einem Säulenexperiment angezogen wurde. Dem Wurzelsystem liegt eine Karte zugrunde, die für jeden Punkt im Boden die euklidische Distanz zur nächstgelegenen Wurzeloberfläche angibt, d.h. die Strecke, die Nährstoffe, Wasser oder Organismen bis zur nächstgelegenen Wurzeloberfläche zurücklegen müssten. Foto: S. Schlüter, S. Blaser / UFZ

3D-Darstellung der Altersverteilung des Wurzelsystems einer 16 Tage alten Pflanze, die in einem Säulenexperiment angezogen wurde. Dem Wurzelsystem liegt eine Karte zugrunde, die für jeden Punkt im Boden die euklidische Distanz zur nächstgelegenen Wurzeloberfläche angibt, d.h. die Strecke, die Nährstoffe, Wasser oder Organismen bis zur nächstgelegenen Wurzeloberfläche zurücklegen müssten. Foto: S. Schlüter, S. Blaser / UFZ

„Auch wenn Rhizosphären-Prozesse auf sehr kleinen Skalen stattfinden, sind ihre Effekte für gleich zwei große globale Themen von essenzieller Bedeutung“, erläutert Prof. Doris Vetterlein, Agrarbiologin am UFZ und Koordinatorin des Programms. „In der Rhizosphäre findet nicht nur die Ressourcenaneignung der Pflanze statt, sondern auch der Kohlenstoffeintrag in den Boden. Damit ist unser Forschungsanliegen nicht nur für Fragen der Nahrungsmittelversorgung, sondern auch für die Bindung von Treibhausgasen hochrelevant.“

Mais als Versuchspflanze

Damit die Ergebnisse der Teilprojekte vergleichbar sind, nutzen die Forschenden standardisierte Versuchspflanzen- und bodentypen. Bei den Versuchspflanzen handelt es sich um zwei Maisgenotypen. Mais eignet sich aus zwei Gründen: Zum einen ist das Genom der Maispflanze vollständig sequenziert. Zum anderen existiert eine aus der Natur isolierte Mutante, die zwar Wurzelhaare ausbildet, diese aber nicht verlängert. Im Unterschied zum Wildtyp, der die Wurzelhaare normal ausbildet, lässt sich der Einfluss der räumlichen Parameter besonders gut untersuchen.

Als Bodenarten kommen ein sandiger Boden sowie ein tonhaltiger Boden zum Einsatz. In der UFZ-Feldversuchsstation in Bad Lauchstädt wird ein Versuchsfeld installiert, das alle Partner gemeinsam nutzen. Auf dem speziell präparierten Feld mit einer Fläche von 4.000 Quadratmetern wachsen die Versuchspflanzen in den beiden Bodentypen, abgeschirmt durch eine Wurzelsperre von anderen Gewächsen.

Hierfür werden 2.500 Tonnen Boden in 125 LKW-Ladungen bewegt. Daneben werden Säulenversuche durchgeführt. Mit ihnen untersuchen die Forscher die frühen Entwicklungsstadien der Pflanzen. Die Maispflanzen wachsen dazu in circa 25 Zentimeter hohen Zylindern mit einem Durchmesser von sieben Zentimetern. In diesem System können die Wurzeln, die ansonsten nicht zu sehen wären, während des Wachstums sichtbar gemacht werden.

3D-Bildgebung für den Blick in den Boden

Die wichtigsten Analysetechniken zur Untersuchung der räumlich-zeitlichen Komponente sind zwei- und dreidimensionale bildgebende Verfahren. Sie sollen aufklären, wo und wann die elementaren Prozesse in der Rhizosphäre stattfinden, wie zum Beispiel Nährstoff- und Ressourcentransporte, aber auch die Kommunikation zwischen Pflanze und Mikroorganismen.

Im Projekt kommen dazu verschiedene hochmoderne Verfahren zum Einsatz – je nach Skala des zu untersuchenden Parameters. Die Computer-Tomographie beispielsweise ist das Mittel der Wahl, um die natürlichen Wurzelstrukturen im Boden sichtbar zu machen. Mittels der Neutronenradiographie oder Magnet-Resonanztomographie lassen sich wiederum Wassertransportprozesse gut abbilden. Durch das selektive Markieren von Mikrobenstämmen mit Fluoreszenz-Farbstoffen können die Wissenschaftler die Rolle der Mikroorganismen in der Rhizosphäre gezielt untersuchen.

Begleiteffekt: Wissenstransfer und Qualifikation

Ein weiterer wichtiger Aspekt im Schwerpunktprogramm ist der interne Wissenstransfer. 23 Doktoranden nutzen das Projekt für ihre Promotion. Darüber hinaus sind über die dreijährige Laufzeit sechs Workshops geplant, die neben der Vernetzung der beteiligten Wissenschaftler die Weiterbildung und den wissenschaftlichen Austausch befördern sollen. In den Workshops, zu denen auch international renommierte Wissenschaftler eingeladen werden, wird es neben Vorlesungen auch Hands-on-Seminare geben, beispielsweise zum Aufbau der Experimente, zu bildgebenden Methoden, statistischen Verfahren oder zur Modellierung.

Schwerpunktprogramme (SPP) sind ein themenspezifisches Förderinstrument der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Sie sind in der Regel auf zwei mal drei Jahre angelegte Forschungsprogramme eines Konsortiums von deutschen Forschungseinrichtungen. Von ihnen sollen spürbare Impulse zur Weiterentwicklung der Wissenschaft durch die koordinierte, ortsverteilte Förderung wichtiger neuer Themen ausgehen. Zum jetzigen Zeitpunkt sind insgesamt 97 SPPs in der Förderung. Das letzte Schwerpunktprogramm der DFG zur Wurzelforschung fand im Jahr 1989 statt. Im September 2018 startet nun „Räumlich-zeitliche Organisation der Rhizosphäre – der Schlüssel zum Verständnis von Rhizosphärenfunktionen“ (SPP 2089).

Koordiniert wird es am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), 18 deutsche Forschungseinrichtungen sind mit 25 Projekten daran beteiligt. Ziel des interdisziplinären Konsortiums ist es aufzuklären, welche Bedeutung die Wechselwirkungen zwischen Wurzel und Boden für Wasser- und Stoffkreisläufe in der Umwelt haben. Die Wissenschaftler wollen belegen, dass die Rhizosphäre ein selbstorganisiertes System ist, das von sich aus Stabilität gegenüber Störungen entwickeln kann. Am 11. September treffen sich die Forschungspartner zum Projekt-Kick-off am UFZ in Leipzig.

Wie Stieleichen sich im Lauf ihres Lebens ein ganzes Arsenal an Resistenzgenen zulegen

 

UFZ
Print Friendly, PDF & Email
Leserbrief

Hinweise zum Leserbrief: Bitte beachten Sie, dass wir einen Leserbrief nur veröffentlichen, wenn dieser nicht anonym bei uns eintrifft. Außerdem möchten wir darauf hinweisen, dass eine Teilnahme an Verlosungen des L-IZ Leserclubs mit dem Leserbrief nicht möglich ist.

Ihr Name *

Ihre E-Mail-Adresse *

Betreff

Ihre Nachricht *

Bild/Datei hochladen

Wären Sie mit der Veröffentlichung als Leserbrief einverstanden? *

 


Schneller informiert mit dem L-IZ-Melder
Weitere Nachrichten:Bewegungsmelder | Wortmelder | Rückmelder | Sport | Polizei | Verkehr





Weitere aktuelle Nachrichten auf L-IZ.de

Der Stadtrat tagt: Die Fortsetzung der April-Sitzung im Livestream
Livestream im Stadtrat Leipzig (Symbolbild) Foto: L-IZ.de

Foto: L-IZ.de

Für alle LeserWeil der Stadtrat am Mittwoch eine lange Tagesordnung nicht abarbeiten konnte – unter anderem wegen zahlreicher Diskussionen über Formalien und zurückgezogene Anträge – wird die Sitzung am heutigen Donnerstag, den 18. April, fortgesetzt. Die L-IZ ist erneut mit einem Livestream dabei und wird über ausgewählte Themen berichten.
Interview mit Demokratie direkt: „Bei uns behalten die Menschen während der Legislaturperiode ihre Stimme“
Chris, Elena und Lukas (v.l.n.r.) haben im Dezember 2018 „Demokratie direkt“ gegründet. Foto: René Loch

Foto: René Loch

Für alle LeserDie Partei „Demokratie direkt“ existiert erst seit Dezember 2018. Im März wurde sie zur Europawahl zugelassen. Das Konzept: Alle Bürger/-innen dürfen online mitdiskutieren und abstimmen. Die Abgeordneten in den Parlamenten müssen dann dem Willen der Mehrheit folgen. Im Gespräch mit der L-IZ erklären Chris, Lukas und Elena, wie das praktisch funktionieren soll.
Die Rosa-Luxemburg-Straße wird 2020 für fast 10 Millionen Euro komplett erneuert
Rosa-Luxemburg-Straße - Blick Richtung Hahnekamm. Foto: Ralf Julke

Foto: Ralf Julke

Für alle LeserDa kommt was zu auf die Leipziger, deren täglicher Weg durch die Rosa-Luxemburg-Straße in den Leipziger Osten führt. Verschlissen und reif für eine Sanierung ist die Straße schon lange. Jetzt hat die Dienstberatung des OBM beschlossen, die Straße im Jahr 2020 endlich mal für 2,9 Millionen Euro allein für den Straßenteil auf Vordermann zu bringen.
Welche Verantwortung hat eigentlich die Stadt, wenn das Angebot im Nahverkehr spürbar schlechter wird?
Straßenbahn am Wilhelm-Leuschner-Platz. Foto: Ralf Julke

Foto: Ralf Julke

Für alle LeserSchon im Herbst 2018 schockierten die Leipziger Verkehrsbetriebe (LVB), als sie auf der Linie 10 den Ferienfahrplan einfach verlängerten. Das bedeutete den Ausfall jeder zweiten Bahn auf dieser Linie. Ursache war der gravierende Fahrermangel bei den LVB. Als dann im Februar weitere solcher verlängerten Ferienfahrpläne vermeldet wurden, wandte sich Sebastian Stoppe mit einer Einwohneranfrage direkt an die Stadtverwaltung. Denn wer ist eigentlich verantwortlich, wenn Fahrplanleistungen einfach nicht erbracht werden?
Leipziger Klinikdirektor befürchtet bald den ersten Todesfall durch die Smartphone-Blindheit im Verkehr
Prof. Martin Lacher, Direktor der Klinik und Poliklinik für Kinderchirurgie am UKL. Foto: Stefan Straube / UKL

Foto: Stefan Straube / UKL

Für alle LeserJeder kennt sie: Die Leute, die ständig auf ihr Smartphone starren – selbst beim Laufen im Straßenverkehr. Sie rennen einen um, schauen nicht auf, wenn sie vor Straßenbahnen oder Pkw die Straße queren. Die Steigerung sind dann noch die Leute, die auch noch Kopfhörer tragen. Sie sind ein ganz schlechtes Vorbild. Immer öfter erwischt es auch Kinder mit Smartphone. Eine kleine Studie aus Leipzig.
Petra Köpping plädiert für eine Millionärssteuer und eine höhere Erbschaftssteuer
Petra Köpping (SPD), Staatsministerin für Gleichstellung und Integration in Sachsen. Foto: L-IZ.de

Foto: L-IZ.de

Für alle LeserDie Mahnung des niederländischen Historikers Rutger Bregman zum Weltwirtschaftsgipfel in Davos war deutlich: Wer nicht über Steuern debattiert, wird weder Wohlstand noch sozialen Zusammenhalt langfristig sichern. Sein Auftritt wirkte in Davos geradezu außerirdisch. Auch in Deutschland wird das Thema gern unter den Tisch gekehrt. Mit dem Ergebnis: Das Geld wandert immer ungebremster zu den Superreichen. Am Montag erschrak selbst Sachsens Integrationsministerin Petra Köpping darüber.
Für sein Lichtprojekt braucht der Lichtkünstler Philippe Morvan noch 500 alte Taschenlampen
Philippe Morvan mit dem Modell „Leipzig-Berlin“. Foto: Andreas Schmidt

Foto: Andreas Schmidt

Für alle LeserBevor Leipzig sich mit dem Lichtfest eine eindrucksvolle Form, den Herbst ‘89 jedes Jahr am 9. Oktober zu feiern, schuf, hatte Leipzigs Partnerstadt Lyon schon lange einen weltweiten Ruf als „Stadt der Lichter“. Nichts liegt also näher, als beides zu verbinden und einen der renommierten Lichtkünstler aus Lyon nach Leipzig zu holen. Und genau das passiert auch. Nur Taschenlampen werden noch in Mengen gebraucht.
Antipasti, Tapas und mehr: Wie die kleinen Speisen aus dem Mittelmeerraum unsere Küche bereichern können
Ute Scheffler: Antipasti, Tapas und mehr. Foto: Ralf Julke

Foto: Ralf Julke

Für alle LeserDie Welt ist voller Entdeckungen. Und wer im Mittelmeerraum unterwegs war, der weiß, dass nicht nur die Hauptgerichte zu diesen Entdeckungen gehören, sondern auch die kleinen Häppchen, die man vor dem Hauptgang angeboten bekommt. Mal heißen sie Antipasti, mal Tapas, mal Mezze. Und das ist nur die große Bezeichnung für die Vielfalt solcher kleinen Kosthappen, die längst auch aus mediterranen Restaurants in Deutschland bekannt sind.
Der Stadtrat tagt: Leipzig will ausschließlich barrierefreie Wahllokale anstreben
Sören Pellmann (Stadtrat & Bundestagsabgeordneter, Linke). Foto: L-IZ.de

Foto: L-IZ.de

Für alle LeserWenn am 26. Mai, also in wenigen Wochen, die Wahlen für den Stadtrat und das Europaparlament anstehen, werden nur etwa die Hälfte der Wahllokale in Leipzig barrierefrei sein. Für künftige Wahlen soll sich das ändern. Auf Initiative der Linksfraktion hat der Stadtrat einstimmig beschlossen, ausschließlich barrierefreie Wahllokale anzustreben.
Video „Sportpunkt“: Eine sportliche Viertelstunde
Die Sportpunkt-Moderatoren Norman Landgraf (li.) und Martin Hoch. Screenshot: Sportpunkt

Screenshot: Sportpunkt

Für alle LeserVideo Der 55. Sportpunkt muss zwar ohne Studiogast auskommen, wartet jedoch dennoch mit einer satten Viertelstunde lokalen Sportgeschehens auf. Neben Fußball, Fußball und Fußball thematisiert das Moderatoren-Duo Norman Landgraf und Martin Hoch unter anderem auch den Leipzig Marathon, Basketball, Handball und die Finals um die Deutsche Meisterschaft im Floorball.
Der Stadtrat tagt: Arbeit des Petitionsausschusses auf dem Prüfstand
Tim Elschner (Grüne) am 17. April 2019 im Stadtrat. Foto: L-IZ.de

Foto: L-IZ.de

Für alle LeserVideoDie Grünen wollten gern Petitionen der Bürger aus ihrer Sicht stärken, indem Livestreams und Videos aus dem beratenden Ausschuss und Debatten auf der Seite leipzig.de ermöglicht würden. Zudem solle der Petitionsausschuss ein beschließender sein, was jedoch den bislang öffentlich beschließenden Stadtrat schwächen könnte. Dass vor allem dies wohl auch die bisherige Zusammensetzung des Ausschusses ändern könnte, waren weitere Befürchtungen. Ein Gegenvorschlag der Verwaltung versuchte, es auf eine Prüfung von Verbesserungsmöglichkeiten der Arbeit des Petitionsausschusses zu reduzieren. Der Schlagabtausch wurde kommunalwahlkampfbedingt etwas heftiger.
Alkoholverbot und Zimmerkontrollen: Kritik an Hausordnung in sächsischen Asylunterkünften
Geert Mackenroth. Foto: Steffen Giersch

Foto: Steffen Giersch

Für alle LeserAsylbewerber in sächsischen Erstaufnahmeeinrichtungen sind ähnlichen Zwängen ausgesetzt wie Jugendliche auf Klassenfahrt: Alkoholverbot und Zimmerkontrollen gehören laut Hausordnung zu den Einschränkungen, die sie dulden müssen. Grund ist die Auffassung des Innenministeriums, dass es sich bei den Unterkünften nicht um Wohnungen handelt. Der „Initiativkreis: Menschen.Würdig.“ hat deshalb einen Offenen Brief an den Ausländerbeauftragten verfasst.
Der Stadtrat tagt: Verbesserungen in der Abfallentsorgung
Abstimmung in der Leipziger Stadtverordnetenversammlung.

Foto: L-IZ Archiv

Für alle LeserDer Stadtrat beschloss am Mittwoch Verbesserungen in der Abfallentsorgung. Dabei geht es um die Leerung von Mülltonnen, die wegen zugeparkter Straßen nicht erfolgen können.
Der Stadtrat tagt: Wohnungslose Menschen sollen besser über Wahlen informiert werden
Juliane Nagel (Linke). Foto: L-IZ.de

Foto: L-IZ.de

Für alle LeserWie können wohnungslose Menschen dazu motiviert werden, an Wahlen teilzunehmen, beziehungsweise überhaupt erst über ihre Rechte und Möglichkeiten aufgeklärt werden? Aus Sicht der Linksfraktion im Stadtrat wären Informationen beispielsweise auf Flyern ein wichtiger Schritt. Der Stadtrat folgte diesem Ansinnen einstimmig.
Der Stadtrat tagt: Die April-Sitzung im Livestream
Der Stadtrat im Livestream. Foto: L-IZ.de

Foto: L-IZ.de

Für alle LeserNach der kurzfristig anberaumten Sondersitzung Anfang des Monats, in der es vor allem um die Zusammensetzung der Fluglärmkommission ging, steht nun die reguläre April-Ratsversammlung an. Am Mittwoch, den 17. April, kommen die Stadträte zur voraussichtlich vorletzten Sitzung vor der Kommunalwahl zusammen. Die L-IZ bietet wie gewohnt einen Livestream an und berichtet über ausgewählte Themen.