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).