Von Regina Schwendener

Die Arbeiten, welche die im Kompetenzzentrum für Pflanzenwissenschaften (1) arbeitenden Gruppen von ETH, Uni Zürich und Basel präsentieren, decken ein breites Feld der Forschung in den Pflanzenwissenschaften ab - von der molekularen Biologie bis zur Ökologie, von der Biologie der Kulturpflanze bis zur Systematik. Die Agronomen Alberto Soldati und Markus Liedgens knien sich in der Versuchsstation Eschikon-Lindau, seit Jahren in die Erforschung des Einflusses von Wurzeln auf die Produktivität der Pflanzen. Soldati erklärt: "Auf diesem Gebiet arbeiten wir nicht allein. Hier sind mehrere Gruppen tätig und trotzdem sind Forschungsarbeiten mit Wurzeln nicht so bekannt wie andere Themengebiete in den Pflanzenwissenschaften." Aus diesem Grunde, sei die Wurzelforschung unter der Ägide von Professor Peter Stamp (2) auch als Thema des diesjährigen Symposiums (3) erkoren worden.

Auf dem Weg ins Unbekannte

Bisher standen in der Wurzelforschung Aufwand und Ertrag in keinem Verhältnis. Die Arbeit war - und ist es auch heute noch teilweise - mühsam, sind sich die beiden Wissenschaftler einig. Nach bisher angewandter Methode, werden die Wurzeln ausgegraben, gewaschen und anschliessend analysiert. Vereinfacht wird heute die Arbeit, indem ein Bohrgerät eingesetzt wird, bei dem die Bodenprobe direkt in eine Hülse aus durchsichtigem Kunststoff mit einem Durchmesser von 5 bis 8 Zentimetern und einer Länge bis zu einem halben Meter gelangt. Werden der Bohrmaschine Steine "in den Weg gelegt", muss eine neue Bohrung vorgenommen werden und die Arbeit verlängert sich entsprechend. Anschliessend wird der Bohrkern mit einer speziellen Wurzelwaschmaschine ausgewaschen, und die Wurzel werden in einer Alkohollösung gelagert. Zur Untersuchung wird das übrig gebliebene Wurzelmaterial später auf einer Glasscheibe ausgebreitet und mit einem Scanner abgebildet. Anhand dieser Bilder werden schliesslich mit Hilfe einer neu - in Zusammenarbeit mit der Gruppe des ehemaligen ETH Professors Guido Gerig (4) - entwickelten Software Länge, Oberfläche, Durchmesser und Durchmesserklassen jeder einzelnen Wurzel bestimmt. Diese detaillierte Information wird zur Unterscheidung von Wurzeln und Verunreinigungen genutzt, womit der Arbeitsaufwand für die Bearbeitung einer einzelnen Probe stark reduziert wird.

Untersuchen die Pflanzen von der Wurzel her: die ETH-Forscher Markus Liedgens und Alberto Soldati gross

Schwerpunkt der Forschung ist die Untersuchung von Wurzelwachstum und Wurzelmorphologie von Ackerfrüchten - hauptsächlich Mais und Weizen. "Heute geht es bei der Wurzelforschung nicht mehr um das Ziel, Erträge zu steigern, sondern darum, Produktionssysteme zu stabilisieren und die Ertragsleistung mit neuen Methoden zu sichern", betont Alberto Soldati. Dabei interessiere den Agronomen zum Beispiel das Konkurrenzverhalten von Pflanzenwurzeln im Boden, der Einfluss von Bodenverunreinigungen auf das Wurzelsystem, der Einfluss von zuviel oder zuwenig Wasser oder Nährstoffen, neue Anbaumethoden sowie die Entwicklung neuer ökologischer Produktionssysteme. Diese Forschungsarbeiten werden nicht nur auf hauseigenem Gebiet betrieben, sondern auch mit praktischer Unterstützung von Landwirten. Dadurch kann gleich an Ort und Stelle das Ergebnis im Feldversuch überprüft werden.

Endoskopisches Beobachtungssystem entwickelt

Die Wissenschaftler haben 1993 in Eschikon ein endoskopisches Beobachtungssystem (Minirhizotrone) in Betrieb genommen, das es ihnen ermöglicht, die quantitativen Eigenschaften der Wurzeln an Ort und Stelle zu beobachten. Alberto Soldati und Markus Liedgens erklären das Vorgehen: In den zu untersuchenden Boden, der sich in einem fast zwei Kubikmeter grossen Behälter befindet, werden auf verschiedenen Niveaus Plexiglasröhren eingeführt. In diesen Röhren lässt sich mit einer speziellen Kamera mit einem Durchmesser von 52 Millimetern das Wurzelwachstum verfolgen.

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