Schon lange bekannt ist: Pflanzen sind natürliche Luftreiniger, weil sie das umweltschädliche Kohlendioxid binden. Doch das Potenzial von Pflanzen, ein gesundes Klima zu schaffen, ist größer als bisher bekannt. Forscher um Christian Lindermayr vom Institut für Biochemische Pflanzenpathologie am Helmholtz-Zentrum München haben jetzt herausgefunden, dass Pflanzen auch Stickstoffmonoxid (NO) direkt aus der Luft fixieren können und es ihnen sogar beim Wachstum hilft. Damit könnten Pflanzen langfristig einen noch größeren Beitrag zur Luftqualität leisten als bisher angenommen. Wie das Team im Fachjournal Plant, Cell & Environment  (2016, Online -Veröffentlichung) berichtet, nutzen sie dafür das pflanzliche Hämoglobin. In Großstädten mit hoher Stickstoffkonzentration könnten Pflanzen demnach ein wichtiger Faktor bei der zukünftigen Städteplanung sein.

Pflanzen säubern auf natürliche Weise die Luft. Sie können schädliche Stoffe wie Formaldehyd, das in vielen Möbeln steckt, aufnehmen und abbauen. Sie binden auch Kohlendioxid, das für die Photosynthese benötigt wird. Mindestens ebenso gesundheitsschädlich ist Stickstoffmonoxid (NO). Stickoxide entstehen meist bei Verbrennungsvorgängen in Anlagen und Motoren. Allein in Deutschland beträgt die Emission von Stickoxiden nach Angaben des Umweltbundesamtes rund 1,3 Millionen Tonnen pro Jahr. Vor allem in Großstädten wie Berlin oder München, die mit einem hohen Autoverkehr belastet sind, ist die Stickstoffkonzentration oft so hoch, dass viele Menschen unter Reizungen der Nasenschleimhäute und der Augen leiden.

Stickoxide fördern Pflanzenwachstum

Bisher war man davon ausgegangen, dass Stickoxide wie Stickstoffmonoxid aus der Luft für Pflanzen nicht verfügbar sind. Nun liefern München Wissenschaftler den Gegenbeweis. Forscher des Instituts für Biochemische Pflanzenpathologie (BIOP), der Abteilung für Experimentelle Umweltsimulation (EUS) und der Abteilung für Analytische BioGeoChemie (BGC) am Helmholtz-Zentrum München haben herausgefunden, dass Pflanzen durchaus NO direkt aus der Luft aufnehmen und in ihren Stoffwechsel einbinden. Doch wie ist das möglich?  In der Studie untersuchten die Forscher die Stickstoffaufnahme anhand der Modellpflanze Arabidopsis thaliana. Durch molekularbiologische Analysen fanden die Forscher heraus, dass Hämoglobin für die NO-Fixierung eine entscheidende Rolle spielt. Es sorgt dafür, dass der Schadstoff überhaupt gebunden werden kann. Verstärkten die Forscher in den Versuchspflanzen gezielt das Hämoglobin-Level, konnten die Pflanzen vierfach höhere Mengen an Stickstoff aufnehmen. Und das nicht ohne Grund: „Wir konnten beobachten, dass hohe Mengen an Stickstoffmonoxid bei Pflanzen nicht toxisch waren, sondern das Pflanzenwachstum sogar verbesserten“, sagt Christian Lindermayr, Gruppenleiter am BIOP.

Natürliche Luftreiniger interessant für Städteplaner

Die Wissenschaftler beschäftigten sich zudem mit der Frage, woher diese Eigenschaft kommt.  „Der Mechanismus ist vermutlich entstanden, um Pflanzen an Standorten mit Stickstoffmangel ein Überleben zu sichern“ erklärt Gitto Kuruthukulangarakoola vom BIOP und Erstautor der im Fachjournal Plant, Cell & Environment erschienenen Studie. Die Forscher gehen davon aus, dass ihre neue Erkenntnis zur direkten NO-Aufnahme von Pflanzen durch die Luft für Städteplaner interessant sein dürfte. In Ballungsräumen könnten sie helfen,  die Luftqualität und somit die Lebensbedingungen zu verbessern.

bb