Stickstoffaufnahme, Stickstoffnutzungseffizienz und Regulation des Ammoniumtransports:
Überschüssiger Stickstoff aus der intensiven Landwirtschaft verschmutzt die Umwelt und das Grundwasser. Wir erforschen, wie Stickstoff von Modellpflanzen (Arabidopsis) und Nutzpflanzen (Weizen, Mais, Bohne, Erbse, Medicago) effizienter genutzt werden kann, um weniger schädliche Auswirkungen auf die Umwelt zu haben. Neben Nitrat ist Ammonium eine bevorzugte Stickstoffquelle für Pflanzen. Wir untersuchen, wie die Ammoniumaufnahme genetisch und physiologisch reguliert wird, wie sich diese Regulation in das Stickstoff- und Nitratnetzwerk integriert und inwieweit Management und Genetik verbessert werden können, um weniger negative Auswirkungen auf die Umwelt zu haben.
Phosphor (P) in Form von Phosphat ist ein weiterer wichtiger Makronährstoff für Pflanzen. Die globalen P-Vorräte sind begrenzt und P im Boden steht den Pflanzenwurzeln oft nur in sehr geringem Umfang zur Verfügung. Bei der Weißen Lupine (mit Clusterwurzeln) und bei modernen und alten Genotypen sowie bei Landrassen von Mais untersuchen wir genetische Komponenten von P-Effizienzmerkmalen. Es wurden neue genetische Komponenten aufgedeckt, aber auch Managementoptionen unter Verwendung von Biofertilizern (mikrobiell und nicht-mikrobiell) ohne intrinsischen Nährwert untersucht. Von besonderer Relevanz ist hier die Rhizosphäre, der Boden um die Wurzeln herum, der entscheidend von den Pflanzenexsudaten beeinflusst wird. Seine mikrobiellen Gemeinschaften von Bakterien und Pilzen sind auch für die Pflanzengesundheit von entscheidender Bedeutung.
Mikronährstoffe in Samen und Körnern:
Mikronährstoffmangel ist in der Weltbevölkerung und insbesondere in armen Ländern mit vorwiegend vegetarischer Ernährungsweise weit verbreitet. Anhand der Modellpflanze Arabidopsis und in Bohnen erhöhen wir Mikronährstoffe (Fe, Zn) in essbaren Pflanzenteilen mittels physiologischer und genetischer Methoden.
Wechselwirkungen von Nährstoffen und Düngemitteln mit Pflanzengesundheit und -krankheiten:
Die öffentliche Forderung nach einem geringeren Einsatz von Pestiziden in der Landwirtschaft übt Druck auf Landwirte aus, Krankheiten zu unterdrücken. Bestimmte Düngemittel und Düngeformen (z. B. Stickstoff in seinen verschiedenen Formen Ammonium oder Nitrat) haben positive Auswirkungen auf die Pflanzengesundheit und können bestimmte Krankheiten effektiv unterdrücken. Pflanzen steuern mittels Exudaten die Physiologie in der Rhizosphäre, was zu nützlichen oder schädlichen Bakterien- und Pilzgemeinschaften führt.
