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).