Silizium Trockenstressphysiologie

Silizium (Si) gilt nicht als essentielles Element für die Pflanzenernährung. In vielen Studien wurde jedoch unter verschiedenen Umweltbedingungen gezeigt, dass die Applikation von Silizium Ertrag und Qualität von Kulturpflanzen unter biotischen und abiotischen Stressbedingungen verbessern kann (Abbildung 1).

Aufgrund der Folgen des anthropogenen Klimawandels wird die Häufigkeit und Intensität von Dürre-Ereignissen in Zukunft zunehmen. Daher ist die Verbesserung der Trockenstressresistenz verschiedener Getreidearten eine der größten Herausforderungen der Landwirtschaft.

Silizium könnte eine wichtige Rolle spielen, um die Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit zu verbessern. Die genauen physiologischen Mechanismen, die der Verbesserung der Dürreresistenz zugrundeliegen, sind jedoch noch nicht bekannt. Ziel dieses Projektes ist daher, diese Mechanismen näher zu erforschen. Der Fokus liegt dabei (1) auf physiologischen Veränderungen der Blätter infolge einer Si-Applikation unter Trockenstress und (2) wie diese Veränderungen (z.B. die Bildung von Phytolithen, Abbildung 2) zur Steigerung der Trockenstressresistenz beitragen.

Abbildung 1 Schematische Darstellung der positiven Wirkung von Silizium auf physiologische Variablen unter biotischen und abiotischen Stressbedingungen. Coskun et al. (2019)

Abbildung 2 Schematische Darstellung der (1) Silizium-Aufnahme an der Wurzel, des Transports in der Pflanze und (2) der Deposition im Blatt. Selzer (unveröffentlicht) basierend auf Sheng & Chen (2020), Sheng et al. (2023) und Ma & Yamaji (2006).

Weiterführende Literatur:

Coskun D, Deshmukh R, Sonah H, Menzies JG, Reynolds O, Ma JF, Kronzucker HJ, Bélanger RR, 2019. The controversies of silicon‘s role in plant biology. New Phytologist 221:67-85. https://doi.org/10.1111/nph.15343