Ludwig-Maximilians-Universität München
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Biologische Stickstoff-Fixierung

Martin Parniske mit ERC Advanced Grant ausgezeichnet

München, 19.08.2013

Der Genetiker Professor Martin Parniske wird für ein Forschungsprojekt zur Stickstoff-Fixierung von Pflanzen vom Europäischen Forschungsrat mit einem bis zu 2,5 Millionen Euro dotierten Advanced Investigator Grant ausgezeichnet. ERC Advanced Grants ehren europäische Forscher, die bereits herausragende Leistungen in den Wissenschaften erbracht haben. Damit sollen sie für ihre hoch innovativen Forschungsvorhaben die nötigen Freiheiten erhalten. 

Professor Martin Parniske

 In fast allen terrestrischen Ökosystemen wird das Pflanzenwachstum durch Stickstoffmangel begrenzt. In der Atmosphäre ist zwar reichlich Stickstoff enthalten, dieser ist aber nicht pflanzenverfügbar. In der Regel gewinnen Pflanzen Stickstoff in Form von Nitrat oder Ammonium aus der Erde. Für die weltweite Nahrungsmittelproduktion müssen Pflanzen deshalb mit Stickstoffdünger versorgt werden,, der allerdings unter Verbrauch fossiler Brennstoffen industriell hergestellt werden muss. Aber in der Natur gibt es ein Verfahren, das Pflanzen von Stickstoffdünger unabhängig macht: Bestimmte Arten aus vier eng verwandten Pflanzenordnungen – den Schmetterlingsblütenartigen, Buchenartigen, Kürbisartigen und den Rosenartigen – sind in der Lage, eine Symbiose mit Bakterien einzugehen, die atmosphärischen Stickstoff fixieren und in Ammonium umwandeln. Die Bakterien werden hierzu in speziellen Organen, den Wurzelknöllchen beherbergt, in denen günstige Bedingungen für die Stickstofffixierung herrschen.

Die potenzielle Fähigkeit zu dieser Symbiose wurde vermutlich bereits bei einem gemeinsamen Vorfahren angelegt, die konkrete Knöllchenbildung entwickelte sich dann aber innerhalb der einzelnen Ordnungen unabhängig voneinander. Martin Parniske möchte nun im Rahmen seines ERC Projekts am Beispiel der Rosenartigen untersuchen, welche genetischen Schalter betätigt werden müssen, um die Symbiose mit stickstofffixierenden Bakterium Frankia zu ermöglichen. Dieses Bakterium ist als Symbiont für die Forscher besonders interessant, weil Frankia ein breites Wirtsspektrum hat und auch unter atmosphärischen Sauerstoffkonzentrationen Stickstoff fixiert.

Die Rosenartigen umfassen eine Vielzahl wichtiger Kulturpflanzen. Von Natur aus bilden allerdings nur wenige Rosenartige Wurzelknöllchen. Gelingt es den Forschern, die dafür notwendigen Gene zu identifizieren, will Parniske diese Gene auch auf nahe Verwandte ohne Wurzelknöllchen übertragen – etwa auf die Erdbeere. Dieser Ansatz ist besonders erfolgversprechend, weil das Erbgut der Erdbeere – wie auch von Apfel und Pfirsich – aufgrund des großen ökonomischem Interesses bereits vollständig entschlüsselt vorliegt. Die Wissenschaftler können also durch Abfrage von Datenbanken abgleichen, ob und welche für die Symbiose notwendigen Gene vorhanden sind. „Da die potenzielle Fähigkeit zur Wurzelknöllchenbildung schon angelegt ist, fehlen den Pflanzen vermutlich nur wenige Gene für eine funktionierende Symbiose“, sagt Parniske. Gelingt es den Wissenschaftlern, den entsprechenden Signalweg einzuschalten, wäre ein wichtiger Schritt auf dem Weg erreicht, Kulturpflanzen im Sinne einer nachhaltigen Landwirtschaft von Kunstdünger unabhängiger zu machen

Martin Parniske studierte Mikrobiologie, Botanik, Biochemie und Genetik an den Universitäten Konstanz und Marburg und promovierte an der Universität Marburg. Nach einer PostDoc-Zeit am Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln wechselte Parniske an das renommierte Sainsbury Laboratory in Norwich (Großbritannien), wo er im Jahr 1999 Forschungsgruppenleiter wurde. Im Jahr 2004 wurde er als Professor für Genetik an die LMU berufen.                  göd

 

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