Pflanzenwurzeln sind wichtig für die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen aus dem Boden. Da sie im Boden verborgen sind, ist eine Züchtung von Pflanzen mit einem optimierten Wurzelsystem schwierig. Ein Forschungsteam der Angewandten Genetik am Institut für Biologie der Freien Universität unter Leitung von Professor Dr. Thomas Schmülling hat nun in einem Modellversuch einen neuen Weg gefunden: Sie reduzierten durch eine gezielte genetische Veränderung den Gehalt des Hormons Cytokinin in den Wurzeln von Gerstenpflanzen. Cytokinin hemmt das Wurzelwachstum, die Pflanzen mit einem geringeren Cytokiningehalt bildeten daher ein größeres Wurzelsystem aus.

Aufgrund des größeren Wurzelsystems reagieren diese Gerstenpflanzen weniger empfindlich auf Wassermangel (Trockenstress). Angesichts der aktuellen Herausforderungen durch den Klimawandel könnte ein verbessertes Wurzelwachstum von Nutzpflanzen zu einer Lösung von Problemen beitragen, die durch Wassermangel verursacht werden – etwa ein geringerer Ernteertrag. Die Landwirtschaft verbraucht bereits jetzt einen großen Anteil des verfügbaren Trinkwassers auf der Erde für die künstliche Bewässerung.

Außerdem fanden die Forscher mehr Nährstoffe in den Körnern der veränderten Gerstenpflanzen, denn die Wurzeln erschließen ein größeres Bodenvolumen. Besonders vielversprechend ist der um bis zu 44 Prozent erhöhte Gehalt an Zink, denn Zinkmangel ist eines der großen weltweiten Ernährungsprobleme, zwei Milliarden Menschen nehmen nicht genug Zink mit der Nahrung auf. Dieser Mangel führt zu einer Schwächung des Immunsystems und hoher Kindersterblichkeit. Eine Erhöhung des Zinkgehalts in Getreidekörnern durch ein verbessertes Wurzelsystem könnte nach Ansicht der beteiligten Forscherinnen und Forscher der Freien Universität ein Beitrag für eine nachhaltige Lösung dieses Ernährungsproblems sein. Außerdem könnte die verbesserte Aufnahme von Nährstoffen aus dem Boden helfen, Dünger einzusparen und damit negative Auswirkungen der Düngung auf die Umwelt zu reduzieren, wie die Entstehung von klimaschädlichen Gasemissionen und die Belastung des Grundwassers.