Mais düngt sich selbst

Im Süden Mexikos haben Forscher Riesen­mais mit erstaun­li­chen Eigen­schaften entdeckt. Hiesige Anbaus­orten können davon profi­tieren.

Die Über­tra­gung von Stick­stoff­bin­dung auf Getrei­de­kul­turen wird manchmal als die Grals­suche der Pflan­zen­for­scher und -züchter beschrieben. Nun rückt dieses Ziel im Falle von Mais uner­wartet näher. In Mexiko wurde eine alte Mais­sorte entdeckt, die 30 bis 80% ihres Stick­stoff­be­darfs dank eines symbio­ti­schen Bakte­riums deckt.

Eigent­lich ist die Sorte seit langem bekannt. „Sie wird von Klein­bauern der Region Oaxaca seit Jahr­hun­derten als Nahrungs­pflanze ange­baut“, erklärt Dr. Jean-Michel Ané. Er hat an der Univer­sity of Wisconsin in Madison (USA) die Merk­male der Pflanze erforscht. „Tradi­tio­nell wird sie in ‚Clus­tern‘ von fünf oder sechs Samen gesät und ohne Dünger ange­baut. Dabei wächst sie bis zu fünf Meter hoch. Das hat uns zu der Frage veran­lasst: Wie deckt diese Mais­sorte ihren hohen Nähr­stoff­be­darf unter solchen Bedin­gungen?“

Acht Jahre Tests haben eine bei Süßgrä­sern beispiel­lose Eigen­schaft ans Licht gebracht. Die Luft­wur­zeln des Oaxaca-Mais sondern einen Schleim­stoff ab, den Azos­pi­rillum bzw. Herbaspi­rillum besie­deln – Bakte­ri­en­gat­tungen, die sonst an der Boden­ober­fläche leben und die den atmo­sphä­ri­schen Stick­stoff binden können.

Stick­stoff­bin­dender Mais: Eine mini­male Wasser­zu­fuhr ist notwendig, um die Sekre­tion des Schleim­stoffs zu akti­vieren und somit die Symbiose zu initi­ieren. Kreu­zungs­sorten werden ausrei­chend Nieder­schlag und mögli­cher­weise Bewäs­se­rung benö­tigen.

Düng­er­gaben redu­zieren

Das Projekt, an dem auch die Univer­sity of Cali­fornia in Davis und der Nahrungs­mit­tel­kon­zern Mars Inc. betei­ligt sind, hat jetzt die Möglich­keit nach­ge­wiesen, diese Eigen­schaft durch Kreu­zung auf gängige Anbaus­orten zu über­tragen. „Ziel ist es, den Dünger­ein­satz deut­lich zu redu­zieren, ohne den Ertrag zu beein­träch­tigen. An der Düngung vor oder zur Saat wird nichts geän­dert, aber bei den nach­fol­genden Ausbrin­gungen wird man sparen können.“

Verschie­dene Züch­tungs­ein­rich­tungen zeigen Inter­esse an der Entde­ckung, sagt der Forscher, der mit der Entwick­lung einer gekreuzten Kultur­va­rietät inner­halb von zehn Jahren rechnet. „10% des Stick­stoff­be­darfs über die Symbiose zu decken, wäre bereits ein großer Erfolg. Wir hoffen eigent­lich auf eine Einspa­rung von 20-30%.“ Wichtig ist dabei, die hohe Anzahl der Halm­knoten und damit der Luft­wur­zeln, sowie die Menge des produ­zierten Schleim­stoffs je Luft­wurzel zu erhalten.

Ein (fast) einzig­ar­tiges Merkmal

Die tropi­sche Oaxaca-Mais­sorte produ­ziert einen zucker­rei­chen Schleim, der stick­stoff­bin­dende Bakte­rien enthält. Jede Luft­wurzel sondert eine halbe Stunde nach Regen 1,5-2 ml des Schleims ab, in dem die Bakte­rien ohne weitere Wasser­zu­fuhr bis zu drei Tage vital bleiben. Das Phänomen tritt vier Monate im Jahr auf. Bis dato war nur ein weiteres Beispiel für diesen Mecha­nismus bekannt: das Mammut­blatt (Gunnera mani­cata).