Die Rhizosphären-Biogeochemie der Phytosiderophore und der Eisen-Aufnahme in Pflanzen
Abstract
Phytosiderophore (PS) werden als Wurzelausscheidungen von Gräsern in die Rhizosphäre abgegeben und sind extrem effiziente Komplex-Bildner mit Eisen (Fe). Diese Form der Fe-Mobilisierung wird als „Strategie II“ bezeichnet und bewirkt, dass Gräser, zu denen die wichtigsten Nahrungsmittelpflanzen der Menschheit zählen (Weizen, Reist, etc.) mehr Fe im Boden mobilisieren können als andere Pflanzen und dadurch weniger von Fe-Mangel betoffen sind. Studien zur Ausscheidung und Wirkung von PS wurden fast ausschließlich in Nährlösungskulturen durchgeführt, daher ist über die tatsächliche Konzentration im Boden und die genaue Wirkungsweise sowie möglichen Verluste durch Adsorption an der Bodenfestphase bzw. durch mikrobiellen Abbau sehr wenig bekannt. Die Ziele dieses Projektes sind daher: (i) genaue Aufklärung der tatsächlichen Konzentration von PS im Rhizosphärenboden; (ii) Aufklärung der genauen Wirkungsweise sowie der Verluste von PS durch Adsorption an der Bodenmatrix und durch mikrobiellen Abbau (iii) Entwicklung neuer analytisch-chemischer Methoden zur Bestimmung der Konzentration von freien und komplexierten PS (iv) Untersuchung einer möglichen Veränderung der Fe-Mobilisierung von Strategie II zu einem Strategie I-ähnlichen Mechanismus bei Reis unter sinkendem Redox-Potential im Boden (v) Mathematische Modellierung der Mobilisierung und der Aufnahme von Fe Die Untersuchung der oben genannten Punkte bietet die Vorraussetzung für neue Einblicke zur genauen Wirkung von PS im Boden, zur Quantifizierung der PS-induzierten Fe-Löslichkeit und zur Bestimmung der limitierenden Prozesse bei der Fe-Mobilisierung und damit der Verfügbarkeit für die Pflanzen. Die Aufklärung der thermodynamischen und kinetischen Schlüsselprozesse der Fe-Mobilisierung durch PS wird zu einem besseren Verständnis der genauen Wirkungsweise von PS bringen. Erkenntnisse auf diesem Gebiet können in Folge dazu beitragen, dass bestehende Probleme mit der Fe-Versorung des Menschen in weiten Teilen der Welt gelöst werden können.
Schlagworte Rhizosphere Phytosiderophore Eisen Wurzelausscheidungen Mobilisierung
Publikationen
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Priv.-Doz. Dr. Markus Puschenreiter
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Priv.-Doz. Dipl.-Ing. Dr. Eva Oburger
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Prof. Stephan Krämer
Partner