Pflanzen binden NO aus der Luft

Der Agrarchemiker Justus Liebig (1803 – 1873) hatte einst die falsche Ansicht vertreten, dass Pflanzen den lebensnotwendigen Stickstoff nicht mit ihren Wurzeln aus dem Boden aufnehmen, sondern in Form von Stickoxiden direkt aus der Luft holen – analog zur Fixierung des Kohlenstoffs aus CO₂. Inzwischen wurde er teilweise rehabilitiert, denn Pflanzen können tatsächlich NO_x aus der Luft binden. Schon länger ist bekannt, dass Leguminosen in Symbiose mit Knöllchenbakterien an ihren Wurzeln molekularen Stickstoff in Ammoniak umwandeln, wobei das symbiontische Hämoglobin eine wichtige Rolle spielt. Ende des 20. Jahrhunderts folgte die Entdeckung, dass alle Pflanzen nicht-symbiontische Hämoglobine (nsHb) besitzen, deren Funktionen erst allmählich geklärt wurden: vor allem Modulation des NO-Spiegels und Fixierung von NO_x aus der Luft, wenn im Boden nicht genügend Nitrat vorhanden ist. Die einzelnen nsHb wurden nach den Pflanzen benannt, in denen sie zuerst isoliert wurden, z. B. AtHb aus dem Kreuz­blütler Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana).

Biowissenschaftler des Helmholtz Zentrums München haben in A. thaliana die Gene für AtHb1 und AtHb2 über­exprimiert und die Pflanzen mit stark NO-haltiger Luft „gedüngt“ (3 ppm = 3750 µg/m³; die MAK beträgt 630 µg/m³), worauf ihr Nitratgehalt auf das Vierfache stieg. Wenn „nur“ 0,25 ppm NO in der Luft waren, was die Situation in sehr stark belasteten Gebieten besser abbildet, fixierten die genmanipulierten Pflanzen 250 mg Stickstoff je Kilogramm Trockengewicht. Damit kommen sie theoretisch zur Luftreinigung in Betracht, wie die Forscher meinen. Allerdings wurden auch schon Cyanobakterien aufgrund ihrer asymbiontischen Stickstofffixierung als Luftreiniger empfohlen, ohne dass sie entsprechend zum Einsatz kamen. |