Quinoa lagert überschüssiges Salz aus
Forscher der Universität Würzburg haben herausgefunden, wie Quinoa-Pflanzen auch auf salzreichen Böden gedeihen: sie lagern das Salz über spezielle Natriumkanäle in Blasenhaare ein.
Die aus den Anden stammende Quinoa-Pflanze hat es als „Superfood“ in die Regale vieler Supermärkte geschafft. Die getreideähnliche Pflanze wird vor allem als vitamin- und mineralhaltige Kost geschätzt. Pflanzenforscher begeistert hingegen insbesondere die Robustheit der uralten Nutzpflanze, denn sie wächst selbst auf sehr salzhaltigen Böden. Forscher der Universität Würzburg haben es sich deshalb zur Aufgabe gemacht, das Geheimnis der Salztoleranz von Quinoa zu lüften, um das Wissen für die Züchtung neuer salztoleranter Pflanzen zu nutzen. Im Fachjournal „Current Biology“ stellen die Wissenschaftler nun ihre Ergebnisse vor.
Blasenhaare als Salzspeicher
Demnach bildet Quinoa auf den Blättern Blasenhaare aus, in die die Salzionen verfrachtet werden. Den Forschern zufolge verhindern diese Salzlager auf der äußeren Zellschicht der Blätter, dass sich im Blatt eine zu hohe, toxische Natriumchlorid-Konzentration – also zu viel Salz – anreichert.
Transportproteine helfen beim Salztransfer in externes Lager
Die Natrium- und Chloridionen gelangen von der Wurzel über Spross und Blätter in die Blasenhaare, wobei sie auf diesem Weg diverse Membranbarrieren überwinden müssen. Dabei werden die Ionen von Transportproteinen unterstützt, die auf Natrium- und Chloridionen spezialisiert sind. Das Besondere: Diese Transportproteine müssen bei Quinoa nicht extra gebildet werden, wie es bei nicht-salztoleranten Pflanzen üblich ist. Sie sind bereits vorhanden. „Diese Strategie ermöglicht es Quinoa, das plötzlich auftretende Salz ohne weitere genregulatorische Schritte direkt zur Einlagerungsstätte transportieren zu können“, sagt Rainer Hedrich von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg. Gemeinsam mit Forschern aus Italien, Australien, China und Saudi Arabien hat er entschlüsselt, wie die Blasenzellen als Salzspeicher arbeiten.
Quinoa speichert Salz in den Blasenhaaren auf ihren Blättern.
Einbahnstraße für Natriumionen
Der Studie zufolge werden Natriumionen regelmäßig in die Blasenzellen transportiert, wo sich das Salz dann in hohem Maße konzentriert. „Das Besondere ist, dass selbst unter sehr hohen eingelagerten Natriumkonzentrationen ein Rückfluss des Natriums – und somit ein Auslaufen in die Blätter – vermieden wird“, so Jennifer Böhm, Erstautorin der Studie. Der Natriumkanal ist den Forschern zufolge eine Schlüsselkomponente bei der Salzendlagerung in den Salzblasen.
Molekulares Werkzeug für neue Züchtungen
„Wir haben jetzt die molekularen Komponenten der Salzeinlagerung geklärt. Diese Arbeit hat uns wichtiges Grundwissen gebracht, um in Zukunft gezielt die Züchtung von salztoleranten Kulturpflanzen anzugehen“, sagt Hedrich. Als Nächstes wollen die Würzburger Forscher klären, wie der Salztransport aus dem Zellsaft der Blätter zu den Vakuolen funktioniert.
bb
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