Winterweizen leidet in enger Fruchtfolge oft unter frühen Wachstumsnachteilen. Ein Forschungsteam aus Jülich, Kiel und dem Julius Kühn-Institut zeigt nun, dass eine Saatgutbeschichtung mit dem Bodenbakterium Bacillus pumilus diesen Effekt zumindest teilweise ausgleichen kann. Die Ergebnisse wurden in BMC Plant Biology veröffentlicht und stammen aus einem Freilandversuch in temperaturgeregelten Rhizotronen, also schmalen Bodensystemen, in denen sich Wurzeln und Prozesse in der Rhizosphäre gezielt untersuchen lassen.

Mehr Wurzeln, mehr Nährstoffe

Untersucht wurde, wie sich Winterweizen nach Raps im Vergleich zu einer direkten Weizenfolge entwickelt. Ohne mikrobielle Behandlung bildeten die Pflanzen in dieser engeren Fruchtfolge deutlich weniger Biomasse. Die beschichteten Samen verbesserten die frühe Entwicklung gerade in einer direkten Folge von Winterweizen spürbar. Die Wurzelbiomasse verdoppelte sich, außerdem stieg der Kaliumgehalt in den oberirdischen Pflanzenteilen deutlich an. Die Analysen sprechen dafür, dass die Pflanzen Nährstoffe besser erschließen konnten. Dazu passt auch eine erhöhte Aktivität eines eiweißspaltenden Enzyms in der Rhizosphäre, während zugleich weniger Nitrat im Boden verblieb. Die Forschenden deuten das als Hinweis darauf, dass der Weizen verfügbaren Stickstoff effizienter aufnahm.

Mikrobiom bleibt weitgehend stabil

Um die Rhizosphäre genauer zu untersuchen, erfasste das Team, welche Mikroorganismen im Wurzelraum vorkommen. Zudem analysierten die Forschenden Gene von Bodenmikroben, die bei der Umwandlung von Stickstoff eine Rolle spielen. Dabei zeigte sich, dass die mikrobielle Vielfalt im Wurzelraum insgesamt weitgehend stabil blieb. Der Nutzen des Bacillus-Coatings scheint deshalb eher mit Veränderungen der Wurzelarchitektur und der Nährstoffaufnahme zusammenzuhängen als mit einem Neustart des gesamten Bodenmikrobioms. Für die Bioökonomie ist das interessant, weil mikrobielle Saatgutbehandlungen helfen könnten, die Produktivität wichtiger Kulturpflanzen mit biologischen Mitteln zu stützen und mineralische Inputs gezielter zu nutzen. Zukünftige Forschung ist notwendig, um die Stabilität und Reproduzierbarkeit der beobachteten Effekte über ganze Vegetationsperioden und unter wechselnden Feldbedingungen zu untersuchen.

Gefördert wurde die Arbeit vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen der Förderinitiative „Pflanzenwurzeln und Bodenökosysteme: Bedeutung der Rhizosphäre für die Bioökonomie“ (Rhizo4Bio) im Projekt RhizoWheat.

ag